Устройство для получения топограмм кристаллов

.,ИЮф Взален ранее изданного;Я";Д Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опублцкоьацця описания 10.03.81(51) М.Кл.з С 01 Я 23 20 Государственный комитет ло делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ДИФРАКЦИОННЫХ ТОПОГРАММ КРИСТАЛЛОВИзобретение относится к рентгеноструктурному анализу и, в частности, рентгеновскому дифракционному топографированию кристаллов. Оно может быть использовано при неразрушающем контроле полупроводниковых монокристаллических пластин в условиях производства больших интегральных схем.Известны устройства для получения рентгеновских ди фракционных топограмм4кристаллов, которые содержат источник излучения, коллиматор перед исследуемым кристаллом и коллиматор перед детектором, ориентированные под избранным углом к кристаллографическим осям исследуемого кристалла, и детектор рентгеновского излучения 1.Ближайшим техническим решением является устройство для получения рентгеновских дифракционных топограмм кристаллов, которое включает источник рентгеновского излучения, расположенный по ходу излучения коллиматор и детектор рентгеновского излучения, регистрирующий рентгеновскую дифракционную картину 2.Полная ди фракционная топографическая картина от всего исследуемого кристалла образуется на детекторе (напрцмер, на мишени рентгенвидикона цли на рентгеновской пленке) в результате последовательного облучения всего исследуемого рцсталла коллимированным первичным пучком рентгеновского излучения ц выделения на детекторе рефлекса, соответст вующего избранному углу дцфракциц.Переход от одного участка исследуемого кристалла к другому осуществляется за счет синхронного прецизионного мехаццчеческого перемещения элементов устройства, например, исследуемого кристалла идетектора.Однако в таком устройстве очень высоки требования к точной установке исследуемого кристалла в отражающее положение, малой расходцмостц пучка первичного рентгеновского излучения, которые удовлетворяются за счет увеличения расстояния между источником излучения и исследуемым кристаллом (500 - 1500 лл), что в 20 свою очередь увеличивает время топографирования.Существенным недостатком известныхустройств является необходимость в прецизионных механических и электромехани ческцх элементах, которые служат длясинхронного прецизионного перемещения элементов рентгенооптической схемы в процессе топографирования, удерживая исследуемый кристалл в выбранном отражаю щем положении. Все это (большое время10 15 20 95 30 35 40 45 50 55 60 65 топогряфирОВяния и сложная мсхяникя устройства) зн 2 чительно с 11 жает ан 21 цтцческие возможности устройства ц делает его малопригодным в услов:ях массового контроля промышленной продукции.Целью изобретения являстся ускореццс процесса топографировани я, осуществляемое за счет уменьшения расстояния между источником излучения и детектором и поВышения контраста изООр 2 жснця, 2 тяк.кс упрощение установки исследуемого кристалла в отражающее положсьц 12 и исключение механических перемещений элементов рентгенооптической схемы в процессе топографирования.Для достижения указанной цели в известном устройстве для получения рентгеновских дифракционных топографических изображений, включающем источник рсцт геновского излучения, расположснньш по ходу излучения коллиматор и;1 етектор излучения, коллиматор выполнен в вцдс двумерной матрицы, параллельных кап илля ров. Кроме того, устройство снабжено средствами фиксирования положения исследуемого кристалла, коллиматора и детектора. Коллиматор может быть установлен ца пути первичного пучка излучения. Для повышения контраста изображения в устройство может быть вве,ен дополнительный коллиматор, установленный перед детектором. Матрица параллельных капилляров осуществляет двумерное коллимирование рентгеновского излучения и приводит во взаимно-однозначное соответствие элемент фокусного пятна источника, элемецтарцьш участок исследуемого кристалла ц положение соответствующего цм акта заиси ца детекторе. Причем в зависимости от требований к съемке матрица параллельных капилляров может быть установлена как перед исследуемым кристаллом, так и перед детектором.На чертеже схематически изображен один из вариантов исполнения предлагаемого устройства.Источник излучения 1 выполнен в в",де растровой рентгеновской трубки с анодом 2, нанесенным непосредственно на выходное окно из бериллия.Непосредственно у выходного окна источника излучения расположен коллиматор 3 в виде двумерной матрицы параллельных капилляров, вплотную к которому размещен исследуемый кристалл 4. 32 ис. следуемым кристаллом перед детектором 5 размещен другой коллиматор 6, выполненный также в виде двумерной матрицы параллельных капилляров. Капилляры обеих матриц ориентированы на кристалл под углом Брегга.Устройство снабжено средствами для фиксации (не показаны) кристалла 4, коллиматоров 3 и б и детектора 5, допускающими установочные перемещения и обеспечцвающимц жссткую фцксаци 10 этих эе. ментов в процессе топографирования.Детектор 5 выполнен в виде рентгена;увствцтельцой передающей трубки, вклюценной в замкнутую телевизионную систему.Работает устройство следующим обра- ЗОМ.При приложении к катоду растровой рентгеновской трубки отрицательного ускоряющего напряжения (анод трубки зазем;.ен) в мгновенном фокусе размером в 10 - 20 мкм возбуждается рентгеновское излу. чепце, испускаемое через тонкие слои анода и выходное окно из бериллия.Коллиматор 3 пропускает из первичного пучка рентгеновского излучения лишь те лучи, которые ориентированы под избранным углом на кристалл 4. При этом облучается элементарный участок выполненного в виде плоскопараллельной пластины иссле;усмого кристалла 4. Дцфрагцрованное на элементарном участке исследуемого кристалла рентгеновское излучение свободно проходит через матрицу параллельных капилляров (коллиматор) б только в направленИи, определяемом каппилярами, установленными под углом Брегга к исследуемому кристаллу, Диаметр капилляров обеих мат,риц примерно равен диаметру мгновенного фокуса источника излучения и составляет 10-20 .цкл. Дифрагированное излучение, пройдя коллИматор 6, достигает детектора 5. Информация о структурных дефектах элементарного участка исследуемого кристалла отооражается в соответствующей точке экрана приемной телевизионной трубки 7.По мере заполнения полного растра источника излучения 1 на экране приемной телевизионной трубки форм:руется полное дифракционное топографическое изображение всего исследуемого кристалла.Прц серийном контроле определенных типов кристаллов блоки капилляров срезаны таким образом, цто угол между плоскостью их среза и направлением капилляров соответствует углу Брегга для выбранной плоскости данного типа кристаллов. При этом возможна такая конфигурация рентгенооптической схемы, при которой последовательные ее элементы устанавливаются вплотную друг к другу. Расстояние от анода рентгеновского источника до детектора уменьшается до 10 - 15 мм, что влечет за собой как повышение экспресс- ности процесса топографирования, так и увеличение разрешающей способности уст,.Ойства.Так как все элементы рентгенооптической схемы жестко фиксированы, появляется качественно новая возможность повторения серий наблюдений с однажды зафиксированным кристаллом 4, подвергаемом различным воздействиям, например, механическим, термальным и т. п,445364 Формула изобретения оставптель В. ЕфановТекред Л. Куклина Редактор ректор И. Оснновс сропова аказ 221/224 Изд,216 Тираж 915 ПодппсноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ип. Харьн. фнл. пред. Пате 1, Устройство для получения рентгеновских дифракционных топограмм кристаллов, содержащее источник излучения, расположенный по ходу излучения коллиматор и детектор, отличающееся тем, что, с целью ускорения процесса топографирования, оно снабжено средствами фиксирования положения исследуемого крис. талла, коллиматора и детектора, а коллиматор выполнен в виде двумерной матрицы параллельных капилляров.2. Устройство по п, 1, отл и ч аю щеес я тем, что коллиматор установлен на пути первичного пучка излучения.3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч ающ е е с я тем, что дополнительный коллима тор установлен перед детектором,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. СЬйапа 1. е а 1. Х-гау 1 ородгар 11 уъ.1 Й сЬгмпа 11 с аЬЬега 11 оп, соггес 11 оп. Лоцгп.10 Арр 1. РЬув, 1971, 42, р. 4731 - 4736. 2. Леегап Е. 5. ЪЫео йэр 1 ау о 1 Х-гау 1 гпадеэ, Зоцгп. о 1 Е 1 есгосйегп 1 са 1 Яос 1 е 1 у, ч.118, 4, 1971, р, 619 в 6 (прототип).