Способ определения ориентации монокристаллических пластин

А СОЮЗ СОВЕТСКИХОЙИЦИРЮЕаиРЕСПУБЛИК С О 1 Х 23/20 ГОСУДАРСТВЕН Н по двьм изо ИДЕТ ЕЛЬСТВУ ИСАН Брктекий и отнеытий К АВТОРСКОМУ(72) Э.В.Золотоябко и Е.М.Иолин (71) Институт физики АН ЛатвССР (53) 621.386(088.8)(56) 1. Бонд В.Л. Технология кристал.- лов. М., "Недра", 1980, с. 69.2. Концевой Ю,А., Кудин В,Д. Методы технологии производства полупроводниковых приборов. М., "Энергия", 1973, с. 107 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТАЦИИ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСТИН, вклю.чающий облучение пластины пучком излучения, установку ее в отражающееположение под углом Брзгга, последующее вращение пластины в аэимутальноиплоскости и определение угла отклонения Е нормали отражающих плоскостей от оси вращения, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повыше"ния точности определения ориентации,на пластину направляют пучок мессбауэровского излучения, облучая приэтом по крайней мере область, не лежащую на оси вращения, измеряют интенсивность дифракции, когда источ"ник излучения и резонансный поглотитель, помещенный на пути рассеянногопучка, находятся в резонансе и внерезонанса,. для покоящейся пластиныи вращающейся в аэимутальной плоскости, а угол Е рассчитывают по измеренным интенсивностям дифракции.1103127 1Изобретение относится к методамнеразрушающего контроля материалови может быть использовано в электронной технике при изготовлении полупроводниковых приборов. 5Совместная технология изготовлениямикроэлектронных устройств предъявляет высокие требования к точностиориентации вырезанной из слитка пластины, что важно для дальнейших техно Ологических операций, например направленной диффузии, наращивания эпитаксиальных слоев и др., и в конечномсчете влияет на процент выхода полупроводниковых приборов. 5Известен способ определения ориентации монокристаллических пластин наоснове дифракции рентгеновского излучения 11 .Способ состоит в том, что образец 20облучают коллимированным немоиохроматическнм пучком рентгеновских лучей,падаюцрщ перпендикулярно поверхности пластины. На фотопленке получаютдифракционную картину (лауэграмму), 25. которая формируется в результате дифракции излучения на множестве атомных сеток. При этом атомная плоскость,наклоненная к поверхности пластины подуглом Е,отразит рентгеновские лучипод углом 2 ЕНедостатком данного способа .является низкая точность ориентации (неопревышает 1) .Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ определения ориентации монокристаллических пластин,включающий облучение пластины пучкомизлучения, установку пластины в отражающее положение под углом Брэггау 40последующее вращение пластины в азимутальной плоскости и определениеугла отклонения нормали отражающихплоскостей от оси вращения,В этом способе образец облучаютколлимированным пучком характеристического рентгеновского излучения.Образец поворачивают вокруг вертикальной оси гониометра и одновременноврашакт в азимутальной плоскости. 50При попадании вектора обратной решетки на.плоскость рассеяния дифрагированный пучок фиксируются в детекторе (возникает рефлекс) Если .искомая система атомных плоскостей распо ложена под углом Е к поверхностипластины, то в течение одного оборота в азимутальной плоскости рефлекс 2появляется дважды". один раэ при угле образца 6,= 60- Я , второй раз при 9 ф 6 Б + 6 . ИзмеРяют 9, и 6 Угол отклонения вектора обратной решетки (нормали к отражающим плоскостям) от оси вращения определяют с помощью соотношения с =(6- 8, 21 . Однако .точность определения ориентации пластин с помощью известного способа составляет около 5 вследствие слабой чувствительности положения рефлекса к отклонениям вектора обратной решетки в вертикальной плоскости (перпендикулярной к плоскости рассеяния). Соответствующая зависимость является квадратичной по углу отклонения. Цель изобретения - повышение точности определения ориентации монокрис-. таллических пластин.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения ориентации монокристаллических пластин, включающему облучение пластины пучком излучения, установку ее в отражающее положение под углом Брэгга,последующее вращение пластины в азимутальной плоскости и определение угла отклонения с нормали отражающих плоскостей от оси вращения, на пластину направляют пучок мессбауэровского излучения, облучая йри этом по крайней мере область, не.лежащую на оси вращения, измеряют интенсивность дифракции, когда источник излучения и резонансный поглотитель, помещенный на пути рассеяннсго пучка, находятся в резонансе и вне резонанса, для покоящейся пластины.и вращающейся в азнмутальной плоскости, а угол Е рассчитывают по измеренным интенсивностям дифракции.При облучении области пластины в виде круга с центром на оси вращения и угол Е находят по формуле где 1 , 1 я - интенсивности дифрако оции вне резонанса и врезонансе для покоящейся пластины;1 , 1- интенсивности дифракциивне резонанса и в резонансе для вращающейсяпластины;3: "1103127. 4ФЯ - частота вращенйя; ., условия резонанса и величина 1, быстГ - ширина мессбауэровскай . ро уменьшается с ростом Ялинии;. Для получения функциональной эави к- величина вектора обрат- симости между измеряемыми интенсивной решетки;, ностями дифракции и углом отклонениями5К - радиус облучаемой об-. , нужно провести усреднение допплеласти пластины. ровского Сдвига .ЬЕ по облучаемой области йластины и учесть долю рассеянВ предлагаемом, способе пластину . ных квантов, попадающих в детекторпомещают на гониометр в отражающее;, при фиксированных коллимациях пучковположение, облучают пучком мессбауэ- излучения. Для осуществления способаровского. излучения, Дифрагированный необходимо, чтоьы облучаемая областьпучок фиксируют детектором, установ- . пластины содержала участкй, не лежаленньв под двойным углом Брэгга, На щие на оси. вращения., в противном слупути дифрагированного пучка ставят чае (т.е. при точном попадании оченьрезонансный поглотитель, содержащий узкого жучка излучения на ось вращемессбауэровские,ядра, аналогичные . ния) ч =0 и, следовательНо, Е=Оимеющимся в источнике излучения. Из- . .при любом угле Е . В противоположмеряют две интенсивности рассеяния ность способу-прототипу, где точность(1 я .и 1), когда .ядерные уровни определения угла Я повышается приО о. 20.мессбауэровского изотопа в источнике уменьшении размеров выходной щели,излучения и поглотителе находятся в в предлагаемомспособе желательнорезонансе и вне резонанса. Разница регистрировать возможно большуюэтих двух измерений.1 :1,-11 пропор- часть дифрагированного пучка, чтобыциональна интенсивности когерентного детектором были зафиксированы -кванрассеяния без изменения энергии - ты с большими допплеровскими сдвига-квантов. Пластину вращают в азиму" ми ЬЕ, т.е. увеличивать апертуру детальной плоскости и снова измеряют текторинтенсивности дифракций в резонансе Наиболее простой вид расчетной3 1 ЗО1 д и вне резонанса 1, при определен формулы для угла Я получается, когданой частоте вращениями . Разница 1= облучаемая область имеет вид круга1 Ф -1 Й зависит от частоты Ы и угла радиуса К с центром на оси вращенияотклонения Я . Сущность изобретения . и весь.дифрагированный пучок регистсостоит в том, что при дифракции. рируется детектором. В этом случае,35мессбауэровского излучения на вращаю измеряя разницу интенсивностеи дищейся монокристаллической пластинеФракции Оф 1 аэ й для покоящейсрассеянные кванты получают дополни- пластины и для вращающейся с частов азимутальной плоскости (тельный энергетический допплеровский тои ,в азимутальнои плоскосдвиг (по сравнению с -дифракцией на -1-1 я ), определяют угол отклонения40 Е нормали к отражающим плоскостямпокоящейся пластине) дЕ=(Ч 1 с), где(вектора обратной решетки) от осиЧ - линейная скороСть участка пластивращения по формулены, на котором происходит акт. рассея"ния, 1 - вектор обратной решетки,соатветствующий выбранному рефлексу, 45 я, 1- - -1Й, 1 еЕсли направление вектора 1 с совпадает ЫЦ.к 11с осью вращенкя (что соответствуетточной ориентации пластины относи- С помощью предложенного способательно фиксированного направления в проводят .определение ориентации монопространстве), то вектора Ч и К .50 кристаллических пластин кремния ивсегда. перпендикулярны и сдвиг дЕ 0 германия на мессбауэровском дифрактопри любой частоте вращения и, В этом метре. Источником излучения служитслучае разница 1 =.1, - 1 я . 1 не эави- изотоп Со (в .хроме, активностьо ф фсит от частоты Я . Если же вектор Ы . 7,4 10 Бк, длина волны=0,8 б А,составляет угол Г с осью вращения 5 ширина мессбауэрской линии Г =-2 1 О с).пластины, то допплеровский сдвиг энер- Поглотитель - нержавеющая сталь толгии-квантов 6 Е пропорционаленщиной 30 мкм. Радиус пластин кремния, частоте й и углу Е , вследствие чего г=38 мм, германия г=28 мм, Измеряютчасть рассеянных квантов выходит из отношение интенсивностей 1,1, при1103127 различных частотах ы для рефлексов (220) и (111). Вращение осуществляют двигателем. В качестве рабочей частоты для определения угла Я по расчетной формуле выбирают частоту 5 Я, соответствующую точке перегиба кривой 1,(Я 1/10 . При этом достигается максимальная чувствительность .способа к определению углов отклонения Е 10Значения рабочих частот (др для различных углов отклонения векторов обратной решетки 1111 и 220 от оси вращения сведены в таблицу,15 Уголотклонения0 0 10. 120 70 0 510 1 1150 6 Использование ш роких слабоколлизлучения позволяет.нения сложных и 0 00 10 6900 4200 мированных пучков отказаться от прим30 дефицитных рентген с точными угловыми онохром ских гониометротсчетами. следств никаль Составитель Е.Сидохиактор В.Ковтун Техред Л.Микеш орректор А.Дзятко 823 Подписноего комитета СССРй и открытийРаушская наб., д. 4/ твен ете Жилиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,чности мессбауэровского излучения Заказ 4970/32 ТиражВНИИПИ Государпо делам изо113035, Москва(т,е. малости ширины мессбауэровской линии Г ) требуемые скорости вращения пластины относительно невелики. Из таблицы видно, что рабочая частота вращения даже для угла Е, равноИго 10 , составляет несколько тысяч об/мин и вполне технически реализуется с помощью электродвигателей, выпускаемых промышленностью.Предлагаемый способ в отличие от прототипа и других рентгеновски способов определения ориентации основан на измерении не углов дифракции, а интенсивностей когерентного рассеяния мессбауэровского излучения в зависимости от частоты вращения пластины. Благодаря уникальной монохроматичности мессбауэровского излучения можно выделить -кванты, получившие при рассеянии дополнителыщй допплеровский сдвиг энергии, пропорциональный углуи за счет этого примерно в 10 раэ повысить точность определения ориентации монокристаллических пластин.