Способ рентгеновской дифрактометрии тонких пленок Советский патент 1990 года по МПК G01N23/20 

Изобретение относится к способам рентгеновского контроля качества материалов в виде тонких пленок и мо жет быть использовано в различных отраслях промышленности, связанных с получением тонких пленок, в той числе в микроэлектронике„

Цель изобретения - повышение чувствительности при одновременном улучшении отношения интенсивности дифрагированного излучения к фону.

На чертеже изображен ход лучей в экваториальной плоскости Р при осуществлении предлагаемого способа.

Устройство для реализации способа содержит источник 1 излучения, коллиматор Соллера 2 с пластинами, перпендикулярными плоскости Р, щель 3, ограничивающую расходимость падающего пучка в направлении, перпендикулярном Ps подложку 4 с исследуемой пленкой, плоский монохроматор 5, детектор б излучения. На черте также показаны угол падения пучка на подложку ы, удвоенный брэгговский угол 2Q регистрируемой линии, брэгговский угол моно- хроматора 0,, база коллиматора Соллера L, просвет между пластинами h, с -апертура коллиматора Соллера, R(r - расстояние от среза колпимагора до оси гониометра„

В данном способе повышается чувствительность к выявлению слабых дифракционных пиний от тонких пленок за счет увеличения облучаемой площади подложки S0 и повышения интенсивное - тей дифракционных линий при одновременном улучшении отношения сигнал - фон Увеличение S 0 достигается за счет увеличения ширины падающего пучка в плоскости Р при сохранении размеров последнего в направлении, перпендикулярном Р, При формировании падающего пучка коллиматором Соллера, когда пластины расположены перпендикулярно Р, ширина пучка b определяется размером линейчатого источника f, помещенного в плоскости Р, и расходимостью пучка, задаваемой апертурой коллиматора Соллера согласно выражению

((Rj+L/2).(О

Так как апертура коллиматора Соллера определяется его конструктивными параметрами - базой I, и расстоянием между пластинами h ), то дня типичных условий эксперимента

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

величина второго слагаемого в (1) не: превышает (0,3-0,5)f и ширина пучка b определяется, в основном, первым слагаемым. Таким образом, уменьшение о мало сказывается на величине S0 и при улучшении коллимации, приводящей к повышению пиковой интенсивности линий с сохранением уровня фона, интенсивность которого для известных источников определяется облучаемой площадью S0, достигается улучшение отношения интенсивностей линий к фону.

Пример. Способ реализуют при следующих условиях. В качестве источника излучения используют трубку 2,ОБСБ-24 с линейчатым фокусом 10 0,2 мм, кожух которой устанавливают так, что максимальная проекция фокуса мм лежит в экваториальной (горизонтальной) плоскости гониометра. Материал анода - хром, режим трубки 40 кВ, 50 мА. Падающий пучок формируют с помощью коллиматора Соллера 2 с вертикальными пластинами, смонтированного на стандартном вкладыше Конструктивные параметры коллиматора 2 следующие: база мм, угол расходимости с( 10 , просвет между пластинами 0,32 мм, коэффициент пропускания 76%, Вертикальную расходимость пучка ограничивают щелью 3 с высотой 8 мм В качестве подложки 4 берут пластину кремния диаметром 76 мм, вырезанную по плоскости с напыленной пленкой золота толщиной 0,1 мкм. Подложку ориентируют на гониометре БГ-0 под углом U) 8,8 к оси пучка. Регистрацию дифрагированного излучения производят с помощью плоского графитового монохроматора 5 на отражении (00,2) с межплоскостным расстоянием ,354 А и детектора БЦС-6. Измеренная интенсивность пинии 220 с дифракционным углом ,7 составляет 1,,,0 700 имп/с с превышением пика линии над фоном в 2,5 раза. Соответствующие измерения по способу- прототипу при равных режимах трубки, угле падения и горизонтальной расходимости пучка дают значение 188 имп/с, Соотношение сигнал - фоч для способа-прототипа при уровне фона 85 имп/с равно 2,2. Облучаемая площадь подложки увеличивается по срав- неию с прототипом в 4,9 рач - с 2,5 до 12,1 см2.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышение чувствительности, определяемое по отношению интенсивностей линии (220), не менее, чем в 3,7 раза при одновременном улучшении соотношения сигнал - фон. Достоинством предлагаемого способа является также повышение достоверности результатов, получаемых при рентгенофазовом анализе, за счет увеличения облучаемой площади подложки .

Формула изобретения

Способ рентгеновской дифрактомет рии тонких пленок, включающий формирование падающего пучка от линейчатого источника системой щелей, содержащей коллиматор Соллера, ориентацию на гониометре подложки с пленкой под малым углом к оси пучка в экваториальной плоскости, формирование дифрагированного излучения с помощью приемных щелей и/или плоского монохромато- ра и его регистрацию детектором, о т- личающийся тем, что, с целью повыяения чувствительности при одновременном улучшении отношения интенсивности дифрагированного излучения к фону, располагают линейчатый источник в экваториальной плоскости гониометра, а коллиматор Соллера располагают так, что его пластины перпендикулярны экваториальной плоскости гониометра.

Изобретение относится к способам рентгеновского контроля качества материалов в виде тонких пленок и может быть использовано в различных отраслях промышленности, связанных с получением тонких пленок, в том числе в микроэлектронике. Способ включает формирование падающего пучка от линейчатого источника системой щелей, ориентацию на гониометре подложки с пленкой под малым (преимущественно менее 10°) углом к оси пучка, регистрацию дифрагированного излучения с помощью приемных щелей и/или монохроматора и детектора. С целью повышения чувствительности при одновременном улучшении соотношения линий к фону увеличивают облучаемую площадь подложки, помещая линейчатый источник 1 в экваториальной плоскости гониометра, а падающий пучок формируют коллиматором Соллера 2 с пластинами, перпендикулярными экваториальной плоскости гониометра. 1 ил.

Составитель О. Алешко-Ожевский Редактор И. Касарда Техред М.Ходанич Корректор В.Кабаций

Заказ 104

Тираж 488

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарн м,I ll

Подписное