Устройство для получения топограмм кристаллов

) ..-. «:< Взален ранее изданного, . -„М Д

Союз Советских

Социалистических

Республик

445364

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬГЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.01.72 (21) 1743310.18-25 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень ¹ 9 (45) Дата опубликоьания описания 10.03.81 (5! ) Л1.Кл з б 01 N 23 20

Государственный комитет ло делам изобретений и открытий (53) УДК 548.733 (088.8) (72) Авторы изобретения В. П. Ефанов, H. И. Комик, В. Г. Лютцау и Н. В. Рабодзей (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

РЕНТГЕНОВСКИХ ДИФРАКЦИОННЫХ ТОПОГРАММ

КР И СТАЛ ЛОВ

Изобретение относится к рентгеноструKтурному анализу и, в частности, рентгеновскому дифракционному топографированию кристаллов. Оно может быть использовано при неразрушающем контроле полупроводниковых монокристаллических пластин в условиях производства больших интегральных схем.

Известны устройства для получения рентгеновских дифракционных топограмм

4 кристаллов, которые содержат источник излучения, коллиматор перед исследуемым кристаллом и коллиматор перед детектором, ориентированные под избранным углом к кристаллографическим осям исследуемого кристалла, и детектор рентгеновского излучения (1).

Ближайшим техническим решением является устройство для получения рентгеновских дифракционных топограмм кристаллов, которое включает источник рентгеновского излучения, расположенный по ходу излучения коллиматор и детектор рентгеновского излучения, регистрирующий рентгеновскую дифракционную картину (2).

Полная дифракционная топографическая картина от всего исследуемого кристалла образуется на детекторе (напрпмер, на мишени рентгенвидикона или на рентгеновской пленке) в результате последовательного облучения всего исследуемого

«ристалла коллимированным первичным пучком рентгеновского излучения и выделения на детекторе рефлекса, соответст5 вующего избранному углу дифракции.

Переход от одного участка исследуемого кристалла к другому осуществляется за счет синхронного прецизионного механичеческого перемещения элементов устрой10 ства, например, исследуемого кристалла и детектора.

Однако в таком устройстве очень высоки требования к точной установке исследуемого кристалла в отражающее положение, малой расходимости пучка первичного рентгеновского излучения, которые удовлетворяются за счет увеличения расстояния между источником излучения и исследуемым кристаллом (500 — 1500 лл), что в

20 свою очередь увеличивает время топографирования.

Существенным недостатком известных устройств является необходимость в прецизионных механических и электромехани25 ческих элементах, которые служат для синхронного прецизионного перемещения элементов рентгенооптической схемы в процессе топографирования, удерживая исследуемый кристалл в выбранном отражаю30 щем положении. Все это (большое время

445364 топогряфпрОВяния и сложная механика устройства) зн2чительно с1111гкяет ян2 1птические возможности устройства и делает его малопригодным в услов:!ях массового контроля промышленной продукцilii.

Целью изобретения является ускоренис процесса топографировани я, осуществляемое за счет уменьшения расстояния между источником излучения и детектором и поВышения кОнтряста изООр2жсп1!я, 2 тяк. кс упрощение установки исследуемого кристалла в отражающее положсгп12 и исключение механических перемещений элементов рентгенооптической схемы в процессе топографирования.

Для достижения указанной цели в известном устройстве для получения рентгеновских дифракционных топографических изображений, включающем источник рс !тгеновского излучения, расположенный по ходу излучения коллиматор и;!Стектор излучения, коллиматор выполнен в виде двумерной матрицы, параллельных капилля ров. Кроме того, устройство снабжено средствами фиксирования положения исследиемого кристалла, коллиматора и детектора.

Коллиматор может быть установлен на пути первичного Для повышения контраста изображения в устройство может быть введен дополнительный коллиматор, установленный перед детектором. Матрица параллельных капилляров осуществляет двумерное коллимирование рентгеновского излучения и приводит во взаимно-однозначное соответствие элемент фокусного пятна источника, элементарный участок исследуемого кристалла и положение соответствующего им акта за-!иси нa детекторе. Причем в зависимости от требований к съемке матрица параллельных капилляров может быть установлена как перед исследуемым кристаллом, так и перед детектором.

На чертеже схематически изображен один из вариантов исполнения предлагаемого устройства.

Источник излучения 1 выполнен в в",!де растровой рентгеновской трубки с анодом 2, нанесенным непосредственно на выхо.,ное окно из бериллия.

Непосредственно у выходного окна источника излучения расположен коллиматор 8 в виде двумерной матрицы параллельных капилляров, вплотную к которому размещен исследуемый кристалл 4. За исследуемым кристаллом перед детектором 5 размещен другой коллиматор 6, выполненный также в виде двумерной матрицы параллельных капилляров. Капилляры обеих матриц ориентированы на кристалл под углом Брегга.

Устройство снабжено средствами для фиксации (не показаны) кристалла 4, коллиматоров 8 и б и детектора 5, допускающими установочные перемещения и обеспег

lO

65 ч:IВ210щ11м;! жсстку ю ф11ксаl,иIО этих э цементов в ilpo;Iocc0 топографирова ни я.

Детектор 5 выполнен в виде рентгено1увств1!тельной передающей трубки, вклюенной в замкнутую телевизионную систему.

Работает устройство следующим образом.

При приложении к катоду растровой рентгеновской трубки отрицательного ускоряющего напряжения (анод трубки заземлен) в мгновенном фокусе размером в 10—

20 мкм возбуждается рентгеновское излучение, испускаемое через тонкие слои анода и выходное окно из бериллия.

Коллиматор 8 пропускает из первичного пучка рентгеновского излучения лишь те лучи, которые ориентированы под избранным углом на кристалл 4. При этом облучается элементарный участок выполненного в виде плоскопараллельной пластины иссле;!усмого кристалла 4. Дифрагированное на элементарном участке исследуемого кристалла рентгеновское излучение свободно проходит через матрицу параллельных капилляров (коллиматор) б только в направлен!Ии, определяемом каппилярами, установленными под углом Брегга к исследуемому кристаллу. Диаметр капилляров обеих мат,риц примерно равен диаметру мгновенного фокуса источника излучения и составляет

10 — 20 мкл. Дифрагированное излучение, пройдя колл иматор 6, достигает детектора

5. Информация о структурных дефектах элементарного участка исследуе:,:Огo кристалла отооражается в соответствующей точке экрана приемной телевизионной трубки 7.

По мере заполнения полного растра источника излучения I на экране приемной телевизионной трубки форм:!руется полное дифракционное топографическое изображение всего исследуемого кристалла.

При серийном контроле определенных ти ов кристаллов блоки капилляров срезаны таким образом, то угол между II;Iocкостью их среза и направлением капилляров соответствует углу Брегга для выбранной плОскОсти данного типа кристяллов.

При этом возможна такая конфигурация рентгенооптической схемы, при которой последовательные ее элементы устанавливаются вплотную друг к другу. Расстояние от анода рентгеновского источника до детектора уменьшается до 10 — 15 мм, что влечет:a собой как повышение экспрессности процесса топографирования, так и увеличение разрешающей способности устойства.

Так как все элементы рентгенооптической схемы жестко фиксированы, появляется качественно новая возможность повторения серий наблюдений с однажды зафиксированным кристаллом 4, подвергаемом различным воздействиям, например, механическим, термальным и т. и.

445364

Формула изобретения

Составитель В. Ефанов

Текред Л. Куклина

Корректор И. Осиповская

Редактор Е. Месропова

Заказ 221/224 Изд. № 216 Тираж 915 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Тип. Харьн. фнл. пред. «Патент»

1. Устройство для получения рентгеновских дифракционных топограмм кристаллов, содержащее источник излучения, расположенный по ходу излучения коллиматор и детектор, отличающееся тем, что, с целью ускорения процесса топографирования, оно снабжено средствами фиксирования положения исследуемого кристалла, коллиматора и детектора, а коллиматор выполнен в виде двумерной матрицы параллельных капилляров.

2. Устройство по п. 1, orë и ч а ю ще ес я тем, что коллиматор установлен на пути первичного пучка излучения.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что дополнительный коллима5 тор установлен перед детектором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Chikaxx à J. et al. «Х-гау topography

with chromatic abberation, correction». Journ.

Appl. Phys, 1971, 42, р. 4731 — 4736.

2. 5!eieran Е. S. «Video display of Х-гау

Images», Journ. of Electrochemical Society, ч.

118, 4, 1971, р. 619 †6 (прототип).