Способ определения ориентации монокристаллических пластин

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТАЦИИ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСТИН, включающий облучение пластины пучком излучения , установку ее в отражающее положение под углом Брэгга, последующее вращение пластины в азимутальной плоскости и определение угла отклонения В нормали отражающих плоскостей от оси вращения, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности определения ориентации, на пластину направляют пучок мессбауэровского излучения, облучая при этом по крайней мере область, не лежащую на оси вращения, измеряют интенсивность дифракции, когда источник излучения и резонансный поглотитель , помещенный на пути рассеянного пучка, на одятся в резонансе и вне резонанса,, для покоящейся пластины и вращающейся в азимутальной плоское- (5 ти, а угол рассчитывают по изме (П ренным интенсивностям дифракции.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

О И

РЕСПУБЛИК (1Ю (11) А

С О1 N 23/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTKPbfAO ф Ц (1 э . q

Т ;:-;,,:,; д 1

БИБЛИат . .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ь

° «В

° ° (21) 3592652/18-25 (22) 21.03.83 (46) 15.07.84. Бюл. У 26 (72) Э.В.Золотоябко и Е.M.Èîëèí (71) Институт физики АН ЛатвССР (53) 621.386(088.8) (56) 1. Бонд В.Л. Технология кристал.лов. M., "Недра", 1980, с. 69.

2. Концевой Ю.А., Кудин В.Д. Методы технологии производства полупроводниковых приборов. M., "Энергия", 1973, с. 107 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТАЦИИ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСТИН, включающий облучение пластины пучком излучения, установку ее в отражающее положение под углом Брэгга, последуюI щее вращение пластины в аэимутальной плоскости и определение угла отклонения E нормали отражающих плоскостей от оси вращения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности определения ориентации, на пластину направляют пучок мессбауэровского излучения, облучая при этом по крайней мере область, не лежащую на оси вращения, измеряют интенсивность дифракции, когда источник излучения и резонансный поглотитель, помещенный на пути рассеянного пучка, находятся в резонансе и вне резонанса,. для покоящейся пластины

O и вращающейся в аэимутальной плоскос- g ти, а угол Е рассчитывают по измеренным интенсивностям дифракции. 1103127

Г

Ss>E =

uRI ) гд Io I

1 1

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля материалов и может быть использовано в электронной технике при изготовлении полупроводниковых-приборов. 5

Совместная технология изготовления микроэлектронных устройств предъявляет высокие требования к точности ориентации вырезанной из слитка пластины, что важно для дальнейших техно- 1О логических операций, например направленной диффузии, наращивания эпитаксиальных слоев и др., и в конечном счете влияет на процент выхода полупроводниковых приборов. 15

Известен способ определения ориентации монокристаллических пластин на основе дифракции рентгеновского излу= ч ения (1) .

Способ состоит в том, что образец 20 облучают коллимированным немоиохроматическнм пучком рентгеновских лучей, падающим перпендикулярно поверхности пластины. На фотопленке получают дифракционную картину (лауэграмму), 25 . которая формируется в результате дифракции излучения на множестве атомных сеток. При этом -атомная плоскость, наклоненная к поверхности ппастинш под1 углом Е,отразит рентгеновские лучи под углом 2Å

Недостатком данного способа .является низкая точность ориентации (не о превышает 1) .

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения ориентации монокристаллических пластин, включающий облучение пластины. пучком излучения, установку пластины в отражающее положение под углом Брэгга, 4О последующее вращение пластины в азимутальной плоскости и определение угла отклонения нормали отражающих плоскостей от оси вращения.

В этом способе образец облучают коллимированным пучком характеристического рентгеновского излучения.

Образец поворачивают вокруг вертикальной оси гониометра и одновременно врашакт в азимутальной плоскости. 50

При попадании вектора обратной решетки на плоскость рассеяния дифрагированный пучок фиксируются в детекторе (возникает рефлекс).. Если .искомая система атомных плоскостей распо-55 ложена под углом Е к поверхности пластины, то в течение одного оборота в азимутальной плоскости рефлекс

2 появляется дважды". один раэ при углеобразца Q,= 6>- Я, второй раз при

9 = ®g + ; ° ИзмеРяют Qs и g

Угол .отклонения вектора обратной решетки (нормали к отражающим плоскостям) от оси вращения определяют с помощью соотношения C =(9 >- 8,) f2) .

Однако .точность определения ориентации пластин с помощью известного способа составляет около 5. вследствие слабой чувствительности положе-. ния 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 E 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 рассеянного пучка, находятся в резонансе и вне резонанса, для покоящейся пластины.и вращающейся в азнмутальной плоскости, а угол г- рассчитывают по измеренным интенсивностям дифракции.

При облучении области пластины в виде круга с центром на оси вращения и угол находят по формуле интенсивности дифракции вне резонанса и в резонансе для покоящейся пластины; интенсивности дифракции вне резонанса и в резонансе для вращающейся пластины;

1103127

1k

3 4

° .

4) — частота вращенйя; .. Условйя резонанса и величина I, быстГ - ширина.мессбауэровскай ро уменьшается с ростом (д линии;. Для получения функциональной завив величина вектора обрат- симости между измеряемыми интенсив. ной:решетки; - - . ностями дифракции и углом отклонениями

R - радиус.облучаемой об-, . нужно провести усреднение допплеласти пластины. Ровского Сдвига 5Е по облучаемой обC ласти пластины.и учесть долю рассеянВ предлагаемом .способе пластину .1О -ных квантов, попадающих в детектор помещают на гониометр в отражающее "., при фиксированных коллимациях пучков положение, облучают пучком мессбауэ- . излУчениЯ. ДлЯ осуществлениЯ способа ровского излучения, Дифрагированный. -необходимо, чтоьы облучаемая область пучок фиксируют детектором, установ- пластины содержала участкй, не лежаленньм под двойным углом Врэгга, ца щие на оси, вращения., в противном слупути дифрагированного пучка ставят чае (т.е. при точном попадании очень резонансный поглотитель, содержащий - узкого жучка излучения на ось вращемессбауэровские,ядра, аналогичные ния) ч =0 и, следовательНо, b,Е=О имеющимся в источнике излучения. Из- .при любом угле Е . В противоположмеряют две интенсивности рассеяния ность способу-прототипу, где точность (?я .и I ), когда .ядерные уровни . . определения угла Я повышается при

0 о . . 20. мессбауэровского изотопа в источнике уменьшении размеров выходной щели, излучения и поглотителе находятся в в предлагаемом способе желательно резонансе и вне резонанса. Разница. Регистрировать возможно большую этих двух измерений.1 =1 "1 пропор 5 часть дифрагированного пучка, чтобы циональна интенсивности когерентного детектором были зафиксированы -кванрассеяния без изменения энергии - ты с большими допплеровскими сдвига-квантов. Пластину вращают в азиму- ми b,Е, т.е. увеличивать апертуру детальной плоскости и снова измеряют тектор интенсивности дифракций в резонансе Наиболее пРостой внд Расчетной

1 1 ..ЗО

Iд и вне резонанса ?, при определен- фоРмУлы длЯ Угла Я полУчаетсЯ, когда ной частоте вращения(,). Разница I = облучаемаЯ область имеет вид кРУга

«I зависит от частоты Q и угла РадиУса R с пентРом на оси вРащениЯ

R отклонения Я . Сущность изобретения и весь дифрагированный пУчок Регистсостоит в том, что при дифракции. Рируется детектором. В этом случае, мессбауэровского излучения на вращаю- измеРЯЯ РаэниЦУ интенсивностеи ди35 щейся монокристаллической пластине фракЦии о= > рассеянные кванты получают дополни- пластины и для вращающеи я с час о сдвиг (по сравнению с -дифракцией на -1„-1 Я ), опРеДелЯют Угол отклонениЯ

Е нормали к отражающим плоскостям покоящейся пластине) дЕ=(Ч1), где (вектора обратной решетки) от оси

Ч - линейная скорость участка пластивращения по формуле ны, на котором происходит акт. рассея" ния, k — вектор обратной решетки, соответствующий выбранному рефлексу. 45

r 21 2 Цг ..6 а

Если направление вектора k совпадает MR(.kl Ia с осью вращенкя (что соответствует точной ориентации пластины относи- С помощью предложенного способа тельно фиксированного направления в проводят .определение ориентации монопространстве), то вектора V u k 5О кристаллических пластин кремния и всегда перпендикулярны и сдвиг дЕО . германия на мессбауэровском дифрактопри любой частоте вращения у . В этом метре. Источником излучения служит случае разница !„ =.I,ð - Iz - I не эави- изотоп Со (в .хроме, активность о «в... ф сит от частоты c3 . Если же вектор k . 7,4 10 Бк, длина волны h =0,8б А, составляет угол E с осью врашения 5 ширина мессбауэрской линии 1 =-2 10 с ). пластины, то допплеровский сдвиг энер- Поглотитель — нержавеющая сталь толгии g -квантов 6,Е пропорционален . - щиной 30 мкм. Радиус пластин кремния . частоте и и углу E, вследствие чего r=38 мм, германия r=28 мм. Иэмерякт часть рассеянных квантов выходит из отношение интенсивностей I,II, при

1103127

Угол откло нения

50 10 120 70 (10

820 510 1 1150 680

10 5000 3000 10 6900 4200

Использование широких слабоколлимированных пучков излучения позволяет. отказаться от применения сложных и

Вследствие уникальной монохрома- 3О дефицитных рентгеновских гониометров тичности мессбауэровского излучения с точными угловыми отсчетами.

Составитель E.Ñèäîõèí

Редактор В.Ковтун Техред Л.Микеш Корректор А.Дзятко

Заказ 4970/32 Тираж 823 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 различных частотах у для рефлексов (220) и (111). Вращение осуществляют двигателем. В качестве рабочей частоты для определения угла E no расчетной формуле выбирают частоту

Я, соответствующую точке перегиба кривой I,(ljIo . При этом достигается максимальная чувствительность .способа к определению углов отклонения Е 10

Значения рабочих частот Q> для различных углов отклонения векторов обратной решетки (111j и f220) от оси вращения сведены в таблицу, (т.е. малости ширины мессбауэровской линии Г ) требуемые скорости вращения пластины относительно невелики.

Из таблицы видно, что рабочая частота вращения даже для угла Е, равно(I го 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 дополнителыпй допплеровский сдвиг энергии, пропорциональный углу и за счет этого примерно в 10 раэ повысить точность определения ориентации монокристаллических пластин.