Способ измерения изгиба монокристаллов Советский патент 1981 года по МПК G01N23/207 

(54) СНОСОВ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗГИБА ШНОКРИСЗРАЛЛОВ

I

Изобретение относится к рентгеноструктурисалу анализу, а более ноя кретно - к способам исслвловааия мо нокристаллов методсФ двухкристального спектрометра.

Известен способ исследования монокристаллов методом ддаухкристального спектрометра, заключающийся в том, что на эталонный монокристалл направляют пучок монохроматического рентгеновского излучения и определяют разницу углов дифракций рентгеновского излучения на эталонном и исследуемом монокристаллах, по которому определяют разницу в параметрах решетки между этими монокристаллами С1. Известен также способ измерения радиуса изгиба монокристалла, заключающийся в том, что на исследуе- мый монокристалл направляют два па раллельных пучка монохроматического рентгеновского излучения, поворачивают исследуег« ый . монокристалл И определяют угол между положениями кристалла, в котором имеет место дифракция указанных параллельных пучков, после чего по этому углу и расстоянию между пучками определяют радиус изгиба поверхности монокристалла 2 .

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения изгиба монокристаллов, заключающийся в том, что первичный рентгеновский пучок направляют на кристалл-монохроматор и получают дифрагированный пучок в виде K t дублета, производят выделение составлякндих К.,-дублета с помощью подвижной щели, поочередно направляют их на исследуемый монокристалл, который поворотом выводят в отражающее положение для каждой из составляющих дублета и измеряют угол между этими положениями, по измеренному углу судят Об и згибе исследуемого монокристалла j.

Недостатком этих способов является ограниченность решаемых с его помощью задач. В частности, при иссле- . довании полупроводников с легированным поверхностным слоем возникает задача разделения вкладов в угол между положениями дифракции составляющих Ке{,-дублета, обусловленных изменением периода решетки и изгибом монокристалла, причем последнее относится . прежде всего к относительно тонким пластинам,., которые составляют подавляющее большинство элементной базы для производства полупроводниковых приборов полевого типа.

Цель изобретения - повышение точности за счет введения поправки на изменение периода решетки.

Поставленная цель достигается тем, чтов способе измерения изгиба монокристаллов, заключающемся в том, что первичный рентгеновский пучок направляют на кристалл-монохроматор и получают дифрагированный пучок в виде К -дублета, производят выделение составляющих К -дублета с помощью подвижной щели, поочередно направляют их на исследуемый монокристалл, который поворотом выводят в отражающее положение для каждой составляющей дублета и измеряют угол между этими положениями, по измеренному углу судят об изгибе исследуемого монокристалла, в качестве подвижной щели используют эталонный монокристалл с прорезью, причем дополнительно производят поворот эталонного монокристалла и кзмеряют угол между его положениями, в которых имеют место дифракционные отражения задерживаемых эталонным монокристаллом составляющих К -дублета и по совокупности измеренных углов судят об изменении периода реюетки исследуемого монокристалла и вводят поправку при определении его изгиба.

На чертеже дана функциональная схема реализации способа.

Способ осуцдаствляется следующим образом.

Первичный рентгеновский пучок от источника 1 попадает на кристалл-монохроматор 2, который выделяет из спектра К дублет характеристического излучения источника 1, Одну из составляющих дублета выделяют с помощью щели 3,представляющей собой эталонный монокристалл с прорезью. Выделенная составляющая, проходя через щель . 3, попадает на исследуемый монокристалл 4. Дифрагированнйя исследуемым монокристаллом 4 составляющая Ко -дублета регистрируется детектором 5. Одновременно эталонный монокристалл - щель 3 - устанавливается таким образом относительно задерживаемой им составляющей Кс,-дублета; что последняя дифрагирует на нем и регистрируется детектором 6.

Затем щель 3 перемещают таким образом, чтобы выделить другую составляющую Kj -дублета. Далее производят поборот или качание исследуемого монокристашла 4 вместе с детектором -при соотношении углов поворота 1:2 и регистрируют положение исследуемого монокристалла 4 и положение детектора 5 , в которых имеет место дифракционное отражение данной составляющей дублета. Кроме того, эталонный .монокристалл - щель 3 - поворачивают в положение 3 , в котором

имеет место дифракционное отражение задерживаемой составляющей К,-дублета. В этом случае соответствующий детектор находится в положении б .

Измеряя углы между положениями детекторов 5 и 5, а также 6 и б , можно не только определить радиус изгиба исследуемого монокристалла 4, но и выделить вклады составляющих изменения периода решетки и собственно изгиба. Этого можно добиться путем использования в качестве щели достаточно толстого эталонного монокристалла, подвергнутого такой же обработке, что и исследуемый, но в силу свое толщины практически не испытывающего йколь ко-нибудь эаметнчх изгибающих деформаций.

Кроме того, предлагаемый способ обладает всеми преимуществами двухлучевых методов дифракционного исследования монокристаллов, выражающихся, в частности, в отсутствии необходимости фиксации нулевой точки измерения, причем этот результат обусловлен именно поочередным регистрированием дифрагированных пучков, отраженных (одновременно) от эталонного и исследуемого монокристаллов. 1 Предлагаемый способ может найти свое применение в полупроводниковой технологии при отработке режимов технологического процесса. Его/например можно использовать для контроля пластин кремния с покрытием из проводившего материала. Пластины, вырезанные по плоскости (Ш), имеют толщину 100 мкм. и покрыты с одной стороны с помощью напыления слоем железа толщиной 32 MkM. в качестве эталона при съемке, которую производят на дифрактометре ДРОН-2 вСи1 -излученин, служит пластинка кремния, аналогичная исследуемой, но без покрытия, снабженная прорезью шириной в 100 мкм. Исследование показывает, что в контролируемых пластинах помимо изгиба обусловленного односторонним нанесением покрытия, имеет место изменение периода решетки, которое было измерено в зависимости от режимов . технологического процесса.

Предлагае1«лй способ обладает высокой точностью, позволяет исследовать широкий круг объектов из самых различных веществ и дает более полную информацию, чем ранее известные способы аналогичного назначения.

Формула изобретения

Способ измерения изгиба монокристаллов, заключающийся в том, что первичный рентгеновский пучок направляют на кристалл-монохроматор и получают дифрагированный пучок в виде К -дублета, производят выделение

составляющих К -дублета с помощью подвижной щели, поочередно направляют их на исследуемый монокристалл, который поворотом выводят в отражающее положение для каждой из составляющих дублета и измеряют угол между эт икш положе ниями, цо измерен ному углу судят об изгибе исследуемого монокристалла, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности за счет введения поправки на иэкюнение периода решетки, в качестве подвижной щели используют эталонный монокристалл с прорезью, причем производят поворот эталонного монокристалла и измеряют угол между его положениякш, в которых имеют место дифракционные отражения задерживаемых эталонным монокристаллом составляющих Kot-дублета и по совокупности измеренных углов судят об изменении периода решетки исследуемого монокристалла и вводят поправку при определении его изгиба.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Русаков А.А. Рентгенография металлов. М., Атомиздат , 1977, с. 262-265.

0

2.Авторское свидетельство СССР 391452, кл. G 01 N 23/20, 1971.

3.Cohen B.C. and Focht M.W. X-Ray Measurement of Elastic Strain and Annealing in Semiconductors.

5 State E ctronics, 1970,v. 13,. p. 105-112 (прототип).