Устройство для рентгеновской топографии

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТОПОГРАФИИ, содержащее микрофокусный источник рентгеновского излучения со средствами линейного перемещения фокусного пятна, гониометр с механизмом линейного перемещения образца и детектор, отличающееся тем, что, с целью повышения пространственного разрешения топографического изображения и контрастной чувствительности устройства, перед детектором введен кристалл-анализатор, размещенный так, что отражающие его плоскости перпендикулярны направлению перемещения фокусного пятна. (Л с: /оо 00 00 2. /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСОУБЛИН

y(sg G.01 И 23/207

ГОСУДАРСТ8ЕННЦЙ КОМИТЕТ,СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН фу: :::.;. I>t

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 (21) 3442351/18-25 (22) 28.05.82

{46) 07.09.83. Бюл. М 33 (72) Э,К.Ковьев, В.П.Ефанов, В.Г.Лютцау, Ф.Н.4уховский, А,В.Мирен- - ский и Б.Т.Головченко (71) Специальное конструкторское бюро

Института кристаллографии им. А.В.Шуб--: никова и Институт машиноведения. им. А.А.Благонравова (53) 621 ° 386(088.8) (56) 1. Амелийкс С. Методы прямого наблюдения дислокаций. М,, "Мир", 1968, с.35-49.

2. Беляев Б.Ф, и др, Рентгеновский дифракционный микроскоп "Белур-20", Сб. "Аппаратура и методы рентгеновского анализа". Вып. 24, 1980, с.137 (прототип), ;„,SU„„1040388 A (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕНТГЕНОВСКОЙ

ТОПОГРАФИИ, содержащее микрофокусный источник рентгеновского излучения со средствами линейного перемещения фокусного пятна, гониометр с механизмом линейного перемещения образца и детектор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения пространственного разрешения топографического изображения и контрастной чувствительности устройСтва, перед детектором введен кристалл-анализатор, размещенный так, что отражающие его плоскости перпендикулярны направлению перемещения фокусного пятна.

1 10403

Изобретение относится к рентгеноструктному анализу кристаллов и может быть использовано для неразрушающего контроля реальной структуры кристаллических пластин (съемка на прохождение ) при производстве полупроводниковых приборов и материалов, а также массивных кристаллов (съемка на отражение ).

Для прямого наблюдения дефектов в монокристаллах разработаны и широко применяются различные устройства для рентгеновской топографии, основанные на регистрации дифракционного изображения (1 j

t5

Обычно дифракционное изображение регистрируется на ядерную фотопластинку, разрешение порядка 10"50 мкм, с последующей ее обработкой стандартными химическими реактивами и увеличением изображения (20-50 раз )на фотобумагу. При этом существенными ограничениями сдерживающими применение рентгеновских топографических устройств для целей промышленного не-,2 разрушающего контроля кристалличес.ких структур, являются отсутствие экспрессности контроля, низкая точi1 . ность количественной обработки результатов с помощью, ЭВИ и невозможность применения методов рентгеновской топографии для пооперационного неразрушающего контроля кристаллических структур в процессе их техно I логического изготовления, особенно для контроля кристаллических пластин З5, диаметром 40 "60 мм.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для рентгеновской топографии, содержащее микрофокусный источник 40 рентгеновского излучения со средствами линейного перемещения фокусного пятна, гониометр с механизмом перемещения образца и детектор (2 j, Однако при использовании в качестве детектора рентгеновского счетчика нужен специальный коллиматор с пространственным разрешением порядка 1050 мкм и площадью 40х40 — 100х100 мм2 изготовление которого представляет определенные трудности, непреодолимые в настоящее время. Пространственное разрешение таких систем в силу принципиальных технических трудностей не превышает 70- 150 мкм. 55

Снижение контрастной чувствительности и пространственного разрешения в известных устройствах происходит в

88 2 определенной мере из-за того, что электронные системы детектирования наряду с полезной информацией воспринимают значительную часть рассеянного и флюоресцентного рентгеновского излучения, Таким образом, практическое использование известных устройств для целей неразрушающего пооперационного контроля качества больших кристалличес" ких пластин в условиях массового производства не представляется возможным или сопряжено со значительными техничеСкими трудностями.

Цель изобретения - повышение пространственного разрешения тonorpa ueci

Поставленная цель Яостигается тем, что в устройстве для рентгеновской топографии, содержащем микрофокусный источник рентгеновского излучения со средствами линейного перемещения фокусного пятна, гониометр с механизмом линейного перемещения образца и детектор, перед детектором введен кристалл-анализатор, размещенный так, что отражающие его плоскости перпендикулярны направлению перемещения фокусного пятна.

Введение кристалл-анализатора перед детектором позволяет практически исключить рассеянное и флюоресцентное излучение на детекторе, что повышает контраст изображения дефектов, Кроме того, кристалл-анализатор формирует дифрагированный пучок, приводя его размеры в горизонтальном направлении к размерам Фокусного пятна источника излучения (10-20 мкм ).

На фиг.1 и 2 представлены вариан.ты предлагаемого устройства (съемка на прохождение и отражение ; соответственно ).

В основу метода измерения положен принцип растрового формирования изображения на топограммах. С этой целью использован микрофокусный источник 1 рент геновского излучения со средствами линейного сканирования 3 фокусного пятна 2. Диаметр пятна микрофокусного. источника составляет 20 мкм, а линии сканирования 3- 50 мм. За источником рентгеновского излучения расположена щель коллиматора 4, параллельная линии сканирования источника излучения.

Коллиматор ограничивает только вертикальную расходимость рентгеновских лучей, При этом параллельная расхо1,, „-;.":

3 304"О:-388 4

Ф димость лучеи. (в плоскости падения у - целью перед детектором устанавлива" намного больше, чем ширина соответст" — - ется кристалл-анализатор 8 в положевующего брегговского рефлекса. Образец . нии брэгг-дифракции. Расстояние меж- установлен на гониометре для. ввода "- ду образцом и кристалл-анализатором в отражающее положение и снабжен ме - 1 . делается минимальным. Сигнал с деманизмом 6 сканирования. сли отражаю-. тектора щие плоскости с индексами (h, k, 1) . передается на телевизионную систему перпендикулярны лийии фокуса, то от 9 наблюдения иэображения; него .будут отражаться только. лучи с расходимостью, равной пирине выбран- 10 Построение полного рентгеновского л ного рефлекса. 8 кажд и точке растра : топографического изображения все о э ектронного луча отражается пучок исследуемого кристалла обеспечиrî с сечением ф 2, вается линеиным сканированием источ-

5=а+ В 4 0 — а ника излучения и линейным перемещенигде Я - расстояние от фокуса до об- !3 ем образца, осуществляемых во взаимно разц-а перпендикулярных направлениях, а и - вертикальная расходимость также синтезом изображения топограм-, . лучей; мы на ТВ экране. Линейные перемещения (м - угловая ширина рефлекса; :: источника излучения и образца, а а " диаметр электронного пучка, 20 также растр ТВ экрана имеют общую и а 20 мкм в и .5, йЧ К, бо = 10 . систему синхронизации. К системе емкм величина сечения S " тектирования подключена ЭВИ. 10 для

А практически равна площади фокусного - автоматической обработки топограммы. пятна (20х20 мкм ). Таким об аэом м образом,, : Предлагаемый прибор по сравнению .установив за об аз ом н р ц ре. тгеновский ?5 с прототипом позволяет повысить чувс. (линейно"кос инатный рд ы" детектор или твительность, пространственное разрентгеновский счетчик ) ет

) детектор 7, решение и точность метода контроля можно,. в принципе, регистрировать - поскольку в нем предусмотрена техниинтенсивность иф аги о д фр r рованных лучеи . ческая возможность обработки данных с разрешением, достаточным для ви- З0: на ЭВИ. зуализации дефектов кристаллической, Прибор может быть использован для решетки. Т но рудность заключается в . экспрессного неразрушающего мето а том, чтобы отделить дифрагированный контроля в лабораториях НИИ и и о" пучок от фонов ового излучения. С этой . мышленных предприятий. ри х и проВИцИПИ Заказ 692

Тираж 873 Подписн филиал ППП "Патент ,r.Ужгород,ул.Проект