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

Изобретение относится к рентгено- структурному анализу и может быть использовано для неразрушающего контроля качества полупроводниковых кристаллов .

Цель изобретения состоит в повышении чувствительности и экспрессности.

На фиг. 1 представлена схема бездисперсионной дифракции двух кристаллов К, на фиг. 2 - трехкристаль- ная схема дифракции, используемая в прототипе, с исследуемым третьим кристаллом Kjj на фиг. .3- то же, реализуемая в изобретении.

Сущность способа заключается в том, что благодаря асимметрии второго монохроматора К угол наклона

темной области на фиг. 3, соответствующей угловой и спектральной расходимости падающего на исследуемый образец K-J пучка, делают равным.брэг- говскому углу исследуемого образца в. При этом дисперсия D О и дифракция сформированного монохроматора- ми К и Kj пучка на исследуемом об- .разце будет плосковолновой. В данном случае угловая расходимость такого пучка определяется формулой СО СО

кривой качания первого кристалла К, для симметричной дифракции, а b,, bj - коэффициент асимметрии первого К, и второго К кристаллов, и при bj. 1 она может быть сзтцест-

bJ, где СО - полушириvj

со

4 4

;енно уменьшена за счет уменьшения .симметрии первого монохроматораЬ. , :е входящей в формулу для угла Cf, 1ежду отражающей плоскостью и по- ерхностью во втором кристалле Кг

k-М.

где б,, б, 05 - брэгговские углы ;и11)ракции первого, второго и третьего кристаллов и 0,, 0 О или , , О, если «К , и К находятся в ан- типараллельном и непараллельном положении, соответственно, но отноше- ПИЮ к Kg для которого 02 ОПусть, например, требуется осуществить плосковолновую дифракцию на монокристалле арсенида галлия с использованием рефлекса (222) в Си рр , В этом случае нельзя осуществить без лисперсионную схем у дв5гхкристальной дифракции, так как в качестве моно- хроматора невозможно использовать ни монокристалл арсенида галлия из- за слабости рефлекса (222), ни мо- Нокристалл германия (для него рефлек (222) является запрещенным). Для р|ешения поставленной задачи можно ис фльзовать предложенный способ трех- К ристальной дифрактометрии, Для пер- в|ого монохроматора Ge (100) выби- Р ают рефлекс (422). Для второго мо- н|охроматора, изготовленного также из г|ермания, выбирают рефлекс (311).

Лрдставляя значения брэгговских уг- для перечисленных вьшю рефлексов в1 формулу для угла1 q) , получаем, ч|то при использовании непараллель- нюй геометрии расположения монохрома тЬров и образца угол 23,6. Это з|начит, что для изготовления второго Ионохроматора необходимо у германие- в1ой пластины ориентации (100) делать скос, равный 1,7, Б направлении

. Угловая расходимость пучка, сформированная двумя описанными мо- нюхроматорами будет равна 0,13 , а

спектральная расходимость равна 3,56 хЮ , величина близка к ширине спект Р альных линий.

Особый интерес может представлять использование предлагаемого способа Совместно с синхротронным излучени- , поскольку для исследования различных материалов и вариации рефлексов возможно использование постоян

0

О 5

0 5

0 5

5

ной пары монохроматоров. Например, для решения поставленной задачи получения бездисперсионной дифракции на GaAs с использованием рефлекса (222) можно в качестве монохроматоров взять две одинаковые пластины германия с ориентацией поверхности (100). Задача будет -решена, если первый монохроматор K , второй монохро- матор К, исследуемый образец К ус-, танавливают в непараллельной схеме дифракции и обеспечивают величины брегговских углов, равные соответственно 50,5°, 26,9°, 28,2. Угловая расходимость падающего на образец пучка будет уменьшаться до величины 0,07 , а его.спектральная расходимость равна 2,4-10.

Точность предлагаемого способа выше точности прототипа из-за строгого выполнения условий бездисперсионной дифракции.Способ-прототип может обеспечить малую дисперсию только за счет уменьшения спектральной расходимости пучка, т.е. ценою потери интенсивности отраженного от исследуемого образца излучения. Предлагаемый 1же способ может обеспечить нулевую дисперсию при широкой спектральной ширине пучка и поэтому является более экспрессным. Последнее может быть обеспечено за счет, изготовления монохроматоров из светосильных материалов и/или благодаря установке монохроматоров в непараллельное положение дифракции.

Формула изобретения

Способ трехкристальной рентгеновской дифрактометрии, включающий последовательное отражение рентгеновского излучения от двух монохроматоров, расположенных в.дисперсионной схеме дифракгши, и исследуемого образца с последуюшей регистрацией отраженного от исследуемого образца излучения, установку первого монохроматора под брегговским углом 0, к первичному пучку, второго монохрома- тора - под брэгговским углом g к

отраженному от первого монохроматора пучку, исследуемого образца - под брэгговским углом бд к отраженному от второго монохроматора пучку, о т- и ч а ю Dt и и с я тем, хгго, с цеью повышения чувствительности и экспре х:ности, рентгеновский пучок направляют на второй монохроматор под углом 9i - LP к поверхности, при этом отражающие плоскости составляют с его поверхностью угол Cfg , определяемый формулой

,,,,.,,9, ...Ла...-.г.ел.../

где О, , б} О или е, , 0j О, если первый монохроматор и исследуемый образец находятся соответственно в антипараллельном и непараллельном положении по отношению к второму монб- хроматору, для которого вг 0.

Изобретение относится к рентгеноструктурному анализу и может быть использовано для неразрушающего контроля качества полупроводниковых кристаллов. Цель изобретения - повышение чувствительности и экспрессоности. Сущность способа состоит в том, что при его реализации, в отличие от известной трехкристалльной схемы дифракции, используемый в ней второй монохроматор изготовляют таким образом, чтобы отражающие плоскости в нем составляли с его поверхностью угол α₂, определяемый формулой TGφ=TG*220^.(TG*220₃-TG*220₁)(TG*220₁+2TG*220₂+TG*220₂), где *220₁, *220₂, *220₃ - брегговские углы дифракции первого, второго и третьего кристаллов и *220₁*220₃*98 0 или *220₁, *220₃ *98 0, если первый монохроматор и исследуемый образец находятся, соответственно в антипараллельном или непараллельном положении по отношению к второму монохроматору, для которого *220₂*98 0.3 ил.

4А д

Фиг.1

К,

Фиг.1

Фиг.Ь

/f,