Способ наводки источника коллимированного рентгеновского пучка Советский патент 1984 года по МПК G21K1/00 

Изобретение относится к рентгеновской технике и может быть использован-о для- наводки рентгеновского пучка «а исследуемый объект и для юстировки рентгеновских установок, в частности выставления размеров прямоугольного рентгеновского пучка и установки его местоположени при проведении операций контроля нанесения слоев и элементов полупров ониковых схем.

Известен способ .наводки рентгеновского пучка на исследуемый образец с помощью устройства, содержащего . кварцев ое окно, метку и катетометр, вьаставленный и строго выверен ный 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 l .

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 Отаевые линии их оставсшись строго параллелными. Нарушение этого условия из-за различных причин приводит, к снижению точности наводг и рентгеновского пучка.

Наиболее близки-i к предлагаемому является способ наводки источника коллим1фованного рентгеновского пучка, заключающийся в направлении пучка источника на экран с перекрещивающимися линиями из рентгенофлуоресцирующего вещества, перемещении источника, детектировании ({шуоресцентного излучения и совмещении пуч ка с точкой пересечения указанных линий .В этом спосЬбе наводка пучка в нужную точку осуществляется с помощью экрана по кривой выхода рентгенрвской флуоресценции 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 ..

Недостатком данного решения является низкая точность установки размеров и положения рентгеновского пучка, так как точной приборной регстрацией флуоресценции линий перекрестяя экрана с помощью детектора, который в данном случае представляет собой счетчик квантов, невозможно различить излучения флуоресценции горизонтальной и вертикальной линий перекрестия. Вследствие этого выставление размеров рентгеновского пучка вынуждены производить визуально со всеми вытекающими из этого неточностями .

Кроме того, факт совмещения пучка со второй линией осуществляется детектором в то -время как он уже совмещен с первой и устанавливается по изменению интенсивности флуоресценции второй линии при перемещении рентгеновского пятна в процессе настройки на центр перекреСТИЯ..В этом случае возрастание интенсивности от второй из настраиваемых линий 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 дантром перекрестия линий.

Это особенно ощутимо проявляется при использовании методов рентгеновского анализа в контроле различных технологических процессов и операций, в частности при контроле рент.генофлуоресцентными методами нанесенияразличных слоев и элементов в полупроводниковом производстве.

изобретения является повышение точности наводки и выставления размеров пучков.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу наводки источника-коллимированного рентгеновского пучка, заключающемуся в направлении пучка источника на экран с перекрещивающимися линиями из оентгенофлуооесциоуюшег вещества, перемещении источника,детектировании флуоресцентного излучения и совмей1енйи пучка с точкой пересечения указанных линий, последние выполняют из разных рентгенофлуоресцирующих 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 представлено устройство для осуществлении способа, общий вид на фиг. 2 а и б - совмещение центра рентгеновского пучка с первой (горизонтальной) линией перекрестия и i график изменения интенсивности свечения -горизонтгшьной линии при настройке; на фиг. 3 а и б - совмещение центра пучка со второй (вертикальной линией и соответствующий график флу оресценции (фиг. 2б 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: Лиг. 4а и в - градуировочные графики интенсив ности фруоресценции первой и второй линий перекрестия от размеров пучка фиг. 46 - выведенная на осциллоскоп картуна излучения, зарегистрированного детектором. Устройство для осуществления способа наводки источника коллимирюванного рентгеновского пучка (фиг. 1) содержит механизм вертикального и горизонтального перемещения 1, на котором закреплен источник рентгенов ского излучения 2, наприиер рентгеновская трубка, эмйттирующая рентгеновский пучок 3, размеры которого вьаставляются диафрагмой 4 , представдяющей собой, например, систему взаимоперпендикулярных шторок, зкран 5 с взаимно перпендикулярными линиями 6 и 7 (горизонтальной и вертикальной) из флуоресцируювдего вещества, детектор 8 флуоресценции, подсоединенный к регистратору 9, представляющий собой, например, осциллоскоп, на котором величина интенсивности флуоресцентного излучения линий перекрестия преобразуется в пики соответствующей высоты.. в качестве призера осуществления способа рассмотрен случай использова ния рентгеновского пучка для контрол нанесения слоев золота в интегральны микросхемах. Наносимые элементы из золота, как правило, имеют .прямоугольную форму и для их контроля требуется прямоугольный рентгеновский пучок таких же размеров, который выставляется дафрагмой 4 из щелевых коллиматоров. Анализ золота произво- дится с помощью пучка 3 тормозного рентгеновского излучения трубки 2 с молибденовым антикатодом, на которую подано напряжение порядка 30 кВ. Энергия рентгеновского пучка, используемая для контроля слоев золота по Lot - излучению EI 9,6 кэВ. Для наводкипучка использован экран 5, гoЁ зoнтaJтьнaя б и вертикальная 7 линии которого изготовлены из железа и меди в виде тонко напыленных полосок шириной в 10 мк. Первая линия 6 испускает характеристическое излучение 10 с энергией BI 6,4 кэВ, вторая - излучение 11 с энергией Eg 8,05 кэВ, которые могут одновре менно- 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 параллелБНо 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 А 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 3f флуоресценции от степени совмещения по координатеY (фиг. 26) максимум вькода излучения 14 соответствует полному совмещению пучка с линией, т.е. положению пучка в точке В. После этого, следуя .за излучением 10 линии 6 (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 в иле второго появившегося пика 13 и кптооый аналогичньм обоаэом настоаивается на MaKciwvM 15 по ггэафику изменения интенсивности фруоресценции от степени совмещения по координате X (фиг. 36). При этом в процессе перемещения по горизонтали положение пучка по отношению,к горизонтальной линии контролируется по. пику 12 (фиг. За), который, в процессе перемещения, пучка должен оставаться неизменньм. Окончательная наводка Ua 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. Процасс . выставления поясняет фиг. 4, где граик а изображает зависимость интенсивности излучения линии 5 от размера рентгеновского пучка по горизонали (ш1фины пучка),а в - интенивность излучения линии 6 от вертисШЬяЬго размера пучка (высоты пуча), б - осциллоскопическая картина, изображаявдая переход с помсяцью графиков от высоты пиков на осциллографе к размерам пучка. Таким образом, размер пучка устанавливается по градуировочньом графикам а ив. Если требуется выставить наперед данные размеры пучка, то по графикам а ив определяют соответствующие требуемые интенсивности излучения горизонтальной 5 и вертикальной 6 линий, которЕле и устанавливают с помопиью шторок - коллиматоров диафрагмы (фиг. 46). При решении обратной задачи искомый размер пучка определяют непосредственно по интенсивности флуоресценции с помощью тех же графиков айв (фиг. 46 и переход к графикам 4а и 4б).

В данном случае шкалу интенсивности на осцшшографе можно откалибровать подстройкой усиления отклонения луча осциллографической трубки под кратные размеры рентгеновского пучка. В случае использования рентгеновского пучка для контроля элементов,интегральных микросхем и других полупроводниковых приборов с размерами контролируемых элементов, варьирующими в пределах 10100 мкм, удобно прокалибровать шкапу

осциллоскопа так, чтобы одному делению возрастания интенсивности .излучения соответствовало уширение рентгеновского пучка на 10 мкм. В таком случае картина, изображенная н 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 лииь желательна предварительная установка его горизонтального fK вертикального размера в соответствии с размерами линий, ибо это дает возможность получить наиболее четкий максимум излучения 14 и 15.

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

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

J-

I-I-

тт

I I

II

12

f

AJtr L

S

,

XT I I I I 11 li 111 I I I I I I

50

r / 11 XffTiii

5 w