Способ контроля упругих деформаций монокристаллических пластин

.К.Максимов ных нидетельство СССР 23/207, 1978.др. Изучение ивизны атомных с помощью Лауэих лучей.825-828 (про" осЕ 1 7, с, 9 4. СЬц 1 епега ау, 1.аце ео 0 зу зй", 19 1.Ьочзс Г.Й, дпавса йЬ дУГгас 1 оп Ьапд сгуэйа77, А 33, Р Рейгазйеп Р.Ч огу оЮ тле Югом а Ьово"Асар. 311-319..А 9 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АНИЕ ИЗО(71) Московский институт электной техники(56) 1. Авторское свФ 779866, кл. С 01 й2Даценко Л.И. ислабой локационной крплоскостей кристалладифракции ренцгеновскУФЖ, 1976, 21, Мф 5, стотип),3. Лехницкий С.Г. Теория уп11ти анизотропного тела. М., На197(54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ УПРУГИХ ДЕФОРМАЦИЙ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСП 1 Н, включающий измерение интегральной интенсивности отражений дифрагированпо Лауэ рентгеновских лучей, о т л и ч а ю щ и й с. я тем, что, с целью повыщения информативности и экспрессности способа, интегральную интенсивность измеряют для косонесимметричных отражений при вращении монокристаллической пластины вокруг оси, направленной вдоль нормали к отражающим плоскостям, определяют зависимость интенсивности от угла поворота и по полученным значениям рассчитывают поля упругих смещений и деформаций монокристаллической пластины.Изобретение относится к рентгеновской технике, а именно к контролю упругого деформированного состояния монокристаллических пластин, подвергнутых каким-либо механическим воздействиям, с помощью дифракции рентгеновских лучей.Известны методы измерения кривизны монокристаллических пластин поразнице углов отражения в двух точк ах кристалла1 3,Недостатками указанных методовявляются плохая локальность, использование сложной рентгеновской техники ( трехкристального спектрометра)для достижения высокой точности,большое время измерений.Известны также методы определения кривизнь 1 монокристаллическихпластин иэ измерений интегральной интенсивности дифрагированных рентгеновских лучей, при этом достигаетсявысокая точность и локальность измерений 2 325 30 Недостатки этих методов - применение прецизионных механических устройств, требующее выполнения ряда продолжительных и трудоемких операций.Наиболее близким к изобретению является способ контроля упругих деформаций монокристаллических пластин, включающий измерение интегральной интенсивности отражений дифрагированных по Лауэ рентгеновских лу чей 3 .Недостаток всех известных методик - малая информативность, так как значениями кривизны, полученными в результате измерений, невозмож но полно описать упруго деформированное состояние кристалла. Даже в случае изгиба одним механическим моментом пластина приобретает седлообразную форму, т.е, кривизна может ме нять знак в зависимости от выбранного направления ее измерения. Использование в качестве единственной характеристики деформированного состояния кривизны предполагает нали чие определенной простейшей формы изгиба монокристаллической пластины, что встречается только в специальным образом кристаллографически сориентированных образцах при. 55 действии на них механическими усилиями определенного типа. Поэтому применение известных методик к исследованию упруго деформированногосостояния кристаллов имеет существенные ограничения,Целью изобретения является повышение информативности и экспрессности способа контроля упругих деформаций монокристаллических пластин произвольной кристаллической ориентации при сохранении высокой точности и локальности измерений,Указанная цель достигается тем,что при способе контроля упругихдеформаций монокристаллических пластин; включающем измерение интегральной интенсивности отражений дифрагированных по Лауэ рентгеновских лучей, интегральную интенсивность измеряют для косонесимметричных отражений при вращении монокристаллической пластины вокруг оси, направленной вдоль нормали к отражающим плоскостям, определяют зависимость интенсивности от угла поворота и по полученным значениям рассчитывают поля упругих смещений и деформаций монокристаллической пластины. На фиг.1 представлена схема общегослучая упругой деформации монокристаллической пластины, кристаллографическая ориентация которой задана углами 1 имежду следами отражающейкристаллографической плоскости награнях пластины и ее ребрами, нафиг. 2 - схема измерений,На пластину действуют изгибающиеи крутящий моменты М 1, М и Н, которые создают определенное поле упругих смещений й(х,у,л) 1 4 1Исследуемую монокристаллическуюпластину облучают рентгеновским излучением от точечного фокуса Г. Коллиматор К 1 ограничивает размеры иугловую расходимость рентгеновскихлучей в одном направлении. Кристаллюстировкой на гониометрической приставке вводится в отражающее положение. Отражающие плоскости выбираются таким образом, чтобы выполнялосьусловие дифракции по Лауэ. Все отраженные рентгеновские лучи проходятчерез коллиматор К, который служитдля уменьшения уровня фона и выделения отраженного пучка рентгеновскихлучей, и попадают на детектор рентгеновского излучения. Показания детектора пропорциональны интегральной интенсивности отраженных рентгеновских лучей,Монокристаллическую пластину поворачивают вдоль оси, направленной по нормали к отражающим плоскостям. При этом кристалл не выходит из отражаю" щего положения, но наклоняется от носительно плоскости рассеяния, что приводит к изменению интенсивности дифрагированных рентгеновских лучей. Значения интегральной интенсивности измеряются на различных углах на О клона при вращении пластины, Пусть К - номер измерения, тогда Р - интегральная интенсивность, о - угол наклона, при котором проводилось ее измерение, Каждому значению о соот ветатвует определенное значение коэф-. фициента эффективной деформации В, который характеризует влияние упругой деформации кристалла на дифракцию рентгеновских лучей. Значение 20 В рассчитывается по известным форму,лам 14 и определяется зависимость В(Ы). Значения крутящего и изгибающих моментом находятся решением системы иэ трех линейных относительно М, Мг, Н уравнений, которые получа" ются после применения метода наименьших квадратов:М+М 251 Ф 16-1 О1 11ф 1 Ъфг"гг гв гв5 =5 (1) длина экстинкции;угол Брэгга;межплоскостное расстояние;50 направляющие косинусы углов падения и отражения;коэффициенты деформации или константы податливости, которые задаются кристаллограФической ориентацией плас 55 тины;номер измерения;угол наклона; В - коэффициент эффективной декформации 1-го измерения,- толщина пластины,оПо найденным моментам рассчитывается поле упругих смещений иссле- .дуемой монокристаллической пластины ц(х,у,г).П р и м е р. Кристаллографическаяориентация пластины кремния такова,что У = 4,78 , 11 5,07. По значениям углов в соответствии с 13определяются коэффициенты деформации ц;. Пластина прогнута из-эа различной обработки ее поверхностей.Для измерений используется Ь-поляризованное излучение МК,1. Пластинаустанавливается в отражающее положение и измеряется интегральная интенсивность отражения (2201. Для определения зависимости Ь (Ю 1 используется вращение пластины вдоль нормали к плоскостям 110) в диапазонеуглов от -60 ф до +60 . Шаг по углуЫ 0,4, т.е. проводится 300 измерений интегральной интенсивности,Поворот с заданным шагом и считывание интенсивности осуществляютсяавтоматически. По полученным значениям вычисляется зависимость 8(а 1,).Машинный расчет по формуле (,1 ) даетследующие значения крутящего и изгибающих моментов: Н 0,08 Н; М,= -1,668 Н; Мг= -1,58 Н (на единицу длины ).Отсюда определяются компонентыполя смещений:ц = (109 г-+1,48 уг,4 хг)мм,О = (8,58 г,92 уг+2,99 хг)мм;цг (4,99 г+10,70 хг+10,46 уг,99 ху)мм,Иэ приведенных соотношений видно, что пластина имеет сложную форму и ее кривизна неодинакова по различным направлениям, т.е. измеренного по методу 21 Р явно недостаточно для описания упруго деформированного состояния кристаллической пластины.Определим радиусы кривизны пластины:Рог 1 ЭЪгТираж 89Государственного комитета СССРелам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб.,лиал ППП "Патент", г, Ужгород,ектная,ОПредлагаемый способ контроля упругих деформаций монокристаллических пластин позволяет повысить экспрессность и информативность определения упруго деформированного состояния, что позволяет применить его к исследованию монокристаллических пластин произвольной кристаллографической ориентации, подвергнутых 1 О механическим воздействиям. Такие исследования открывают новые возможности,для изучения деформаций в полупроводниковых схемах, имеющих сложные геометрию легирования и форму изгиба, 15 Подробное описание полей упругих смещений, вызванных известными механическими моментами, позволяет также исследовать анизотропные упругие свойства кристаллов. Подборное описание упруго деформи рованного состояния кристалла дает возможность получить точную информацию о дифракции рентгеновских лучей на рентгеновских линзах, что представляет значительный интерес для рентгеновской кристаллооптики,