Способ рентгеновской топографии монокристаллов Советский патент 1983 года по МПК G01N23/20 

Изобретение относится к рентгеновской технике, а точнее к аппаратуре, предназначенной для рентгеновского топографирования монокристаллов и получения картины распределения плот-. ности дефектов структуры монокристаллических пластин большого размера.

Известно достаточно большое количество методов, которые позволяют получать изображение дефектов структуры монокристаллов . Общей чертой этих методов является облучение исследуемого монокристалла рентгеновским излучением, выделение дифрагированного под углом Брегга излучения и регистрация этого излучения двумерным детектором рЗ«

однако эти методы позволяют исследовать только монокристаллы небольших размеров.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ рентгеновской топографии монокристаллов заключан(ийся в облучении монокристалла рентгеиовскик излучением от точечного источника, регистрации дифрагированного излучения, коллимировг1нии пгшающего и дифрагирован- , ного излучения параллельными друг другу целями, и перемещении монокрис-ч

талла в плоскости среза в направлении, несовпадающем с направлением . щелей. В этом методе линия пересечс -, ния отражающих плоскостей с плоскостями щелей параллельна направлению щелей 2.

Недостатком Известного способа является большое время исследований, обусловленное низкой чувствитель10ностью двумерных детекторов рентгеновского излучения (поскольку в каждый момент времени регистрируют дифрагированное излучение от освещаемой полосы монокристалла), слож15ностью процесса юстировки и вывода исследуемого монокристалла в отражающее положение, требующего применения прецизионных механических устройств - гониометров.

20 -

Цепью изобретения является повиление экспрессности получения топограмм монокристаллов большого диаметра.

Указанная цель достигается тем, что в способе рентгеновской топогра25фии монокристаллов, заключающемся в облучении монокристалла рентгеновским -излучением от точечного источника, регистрации дифрагированного излучения,.коллимировании падающего

30 « дифрагированного излучения параллельными друг другу щелями и переме щении монокристалла в плоскости сре за в направлении щелей, монокристалл ориентируют в плоскости среза так, чтобы, линия пересечения отражающей плоскости с плоскостями щелевых диафрагм составляла с направлением щелей угол меньше 90 и больше источник перемещают в направлении, параллельном направлению щелей,-а дифрагированное излучение рех истрируют одномерным детектором. На чертеже изображена схема реализации способа. ,. . Пример. На чертеже изображен схема реализации способа рентгеновск го топографирования монокристаллов в геометрии Лауэ. Исследуемый монокристалл К облучают рентгеновским излучением от точечного фокуса F. Щели Ав и CD, параллельные друг другу и расположенные до и после исследуемого монокрис талла, ограничивают расходимость рен геновского пучка в одном направлении. Каждый луч рентгеновского пучка, освещающего линейную область MN, подается на монокристалл под определенным- уг Лом и каждому лучу соответствует определенная длина волны рент геновского излучения, для которой выполняется условие брэгговского отражения (например лучу FL - длина волны характеристического излучения источника) от данной группы кристаллографических плоскостей. Поскольку исследуемый монокристалл ориентирован в плоскости среза так, что линия, пересечения отражающей плоскости с плоскостями параллельных щелевых диафрагм составляет с направлением щелей угол меньше 90 и больше 0°, каждый дифрагированный луч составляет свой определенный угол с плоскостью первичного пучка в зависимости от угла падения первичного луча на монокристалл, и следовательно, линия пересечения HP дифрагированного пучка с плоскостью щелевой диафрагмы CD составляет некоторый угол с направлением щели. Перемещая щелевую диафрагму CD в собственной плоскости в направлении, несовпадающем с направлением щели, вьщеляют из диафрагированного пучка область Q, которая соответствует характеристическому излучению, дифрагированному от локальной области L монокристалла. Размер локальной об-ласти L, дифрагированное излучение с которой выделяется и регистрируется в данный момент времени, определяется углом поворота монокристалла в плоскости среза и раст вором щелей АВ и CD. Перемещая точечный фокус F по направлению гр , параллельно щелевых диафрагм, а монокристалл в направлении, несовпадающем с направлением щелевых диафрагм, осуществляют последовательное облучение всего монокристалла. Условие вьаделения излучения, дифрагированного от локальной области монокристалла, выполняется в диапазоне углов больше О и меньше 90 , поскольку при О детектором регистрируют излучение, дифрагированное от всей освещаемой линейной области (как и в методе Ланга), а при 90° невозможно отделить дифрагированный пучок от прямого, так как они лежат в одной плоскости. Для исследования монокристалла в геометрии Брэгга щель СО также дожна быть расположена перед исследуемым монокристаллом. Предлагаемый способ рентгеновского -опографирования монокристаллов больtooro размера по сравнению с прототи,пом позволяет повысить экспрессность исследований за счет вьщеления излучения, дифрагированного от локальной области, регистрации этого излучения высокочувствительным детектором квантов. Кроме того, при данном способе топографирования значительно упрсяцается процесс юстировки и выборка исследуемого монокристалла в отражающее положение, при этом не требуются ложные механические устройства - гониометры. I Повышение экспрессности получения топограмм монокристаллов дает возможность исследовать рентгеновскую топографию для кооперационного технологического контроля структуры МОтнокристаллов при изготовлении БИС, что позволяет повысить процент выход а годных изделий, их качество и надежность. Формула изобретения Способ рентгеновской топографии монокристаллов, заключакидийся в облучении монокристалла рентгеновским излучением от точечного источника, регистрации дифрагированного излучения, коллимировании падающего и дифрагированного излучения параллельными друг другу щелями и перемещении монокристалла в плоскости среза в направлении, не совпадающем с направлением щелей, отличающийся тем, что, с целью повышения экспрессности исследований, монокристалл ориентируют в плоскости среза так, чтобы линия пересечения отражающей плоскости с плоскостями щелевых диафрагм составляла с направлением щелей угол меньше 90° и больше 0°; источник перемещают в направлении, параллельном направлению целей, а дифрагированное излучение регистрируют одномерным детектором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Уманский Я.С. Рёнтгенография металлов. Металлургия, М., 1964, с. 18S.

2.Рентгенотехника. Справочник, т.2, М., Машиностроение, 1980 (прототип).