Способ рентгеновской дифрактометрии тонких пленок

 

Изобретение относится к способам рентгеновского контроля качества материалов в виде тонких пленок и может быть использовано в различных отраслях промышленности, связанных с получением тонких пленок, в том числе в микроэлектронике. Способ включает формирование падающего пучка от линейчатого источника системой щелей, ориентацию на гониометре подложки с пленкой под малым (преимущественно менее 10°) углом к оси пучка, регистрацию дифрагированного излучения с помощью приемных щелей и/или монохроматора и детектора. С целью повышения чувствительности при одновременном улучшении соотношения линий к фону увеличивают облучаемую площадь подложки, помещая линейчатый источник 1 в экваториальной плоскости гониометра, а падающий пучок формируют коллиматором Соллера 2 с пластинами, перпендикулярными экваториальной плоскости гониометра. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 G 01 N 23/20

ОПИСАНИЕ И30БРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4337151/31 — 25 (22) 03.12.87 (46) 15.01.90. Бюл. 11 2 (71) Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов АН СССР (72) В,В. Аристов и Л.Г. 111абельников (53) 621.386(088.8) (56) Русаков А.А. Рентгенография металлов. N. Атомиздат, 1977, с. 438.

TFD-sistern, Rigaku/Thin Film Х-ray

Diffractometr. Rigaku, CED 185 с/

/860110K0, Tokio, 1987, р. 4. (54) СПОСОБ РЕНТГЕНОВСКОЙ ДИФРАКТОМЕТРИИ ТОНКИХ ПЛЕНОК (57) Изобретение относится к способам рентгеновского контроля качества материалов в виде тонких пленок и может быть использовано в различных отраслях промьппленности, связанных с полу„„SU„„1536284 А 1

2 чением тонких пленок, в том числе в микроэлектронике. Способ включает формирование падающего пучка от линейчатого источника системой щелей, в том числе. коллиматором.Соллера, ориентацию на гониометре подложки с пленкой под малым (преимущественно менее 10 ) углом к оси пучка, регистрацию дифрагированного излучения с помощью приемных щелей и/или монохроматора и детектора. С целью повышения чувствительности при одновременном улучшении соотношения линий к фону увеличивают облучаемую площадь подложки, помещая линейчатый источник 1 в экваториальной плоскости гониометра, а падающий пучок формируют коллиматором Соллера 2 с пластинами, перпендикулярными экваториальной плоскости гониометра, 1 ил.

1536284

Изобретение относится к способам рентгеновского контроля качества материалов в виде тонких пленок и может быть использовано в различных отраслях промьппленности, связанных с получением тонких пленок, в ток чисI ле в микроэлектронике.

Цель изобретения — повышение чувствительности при одновременном улучше- 10 нии отношения интенсивности дифрагированного излучения к фону, На чертеже изображен ход лучей в экваториальной плоскости P при осуществлении предлагаемого способа.- 15

Устройство для реализации способа

I содержит источник I излучения, коллиматор Соллера 2 с пластинами, перпендикулярными плоскости Р, щель 3, ограничивающую расходимость падающего пуч-20 ка в направлении, перпендикулярном Р, ;подложку 4 с исследуемой пленкой, плоский монохроматор 5, детектор б излучения. На чертеже также показаны угол падения пучка на подложку (и, уд- 25 военный брэгговский угол 28 регистрируемой линии, бр "-.овский угол монохроматора 6 база коллиматора Солле9 ра L, просвет между пластинами h, с1-апертура коллиматора Соллера, R расстояние от среза коллиматора до оси гониометра.

В данном способе повынается чувствительность к выявлению слабых

1 дифракционных линий от тонких пленок

sa счет увеличения облучаемой площади

35 подложки S и повынения интенсивностей дифракционных линий при одновременном улучшении отношения сигнал— фон. Увеличение S О достигается за

40 счет увеличения нирины падающего пучка в плоскости Р при сохранении размеров последнего в направлении, перпендикулярном Р, При формировании падающего пучка коллиматором Солле- 45 ра, когда пластины расположены перпендикулярно Р, ширина пучка Ъ определяется размером линейчатого источника f, помещенного в плоскости Р, и расходимостью лучка, задаваемой апертурой коллиматора Соллера с согласно выражению

b=f+d

Так как апертура коллиматора Сол55 лера определяется его конструктивными параметрами — базой L и расстоянием межпу пластинами h Я=2Ь/T.), то для типичных условий эксперимента величина второго слагаемого в (1) не превышает (0,3-0,5)f и ширина пучка

Ъ определяется, в основном, первым слагаемым. Таким образом, уменьшение х мало сказывается на величине Sо и при улучшении коллимации, приводящей к повышению пиковой интенсивности линий с сохранением уровня фона, интенсивность которого для известных источников определяется облучаемой площадью. S, достигается улучшение отношения интенсивностей линий к фону

Пример. Способ реализуют при следуюцих условиях. В качестве источника излучения используют трубку

2,ОБСВ-24 с линейчатым фокусом 10

«0,2 мм, кожух которой устанавливают так, что максимальная проекция фокуса

f=10 мм лежит в экваториальной (горизонтальной) плоскости гониометра. Материал анода — хром, режим трубки

40 кВ, 50 мА. Падающий пучок формируют с помощью коллиматора Соллера 2 с вертикальными пластинами, смонтированного на стандартном вкладыше.

Конструктивные параметры коллиматора

2 следующие: база Ь=37 мм, угол расходимости o(=1, просвет между пластинами 0,32 мм, коэффициент пропускания 76%. Вертикальную расходимость пучка ограничивают щелью 3 с высотой

8 мм, В качестве подложки 4 берут пластину кремния диаметром 76 мм, вырезанную по плоскости с напыленной пленкой золота толщиной 0,1 мкм, Подложку ориентируют на гониометре БГ-0 о под углом =8,8 Регистрацию дифрагированного излучения производят с помощью плоского графитового монохроматора 5 на отражении (00,2) с межплоскостным расстоянием

d=3,354 А и детектора БДС-б. Измеренная интенсивность .пинии 220 с дифракционным углом 20=105,7 составляет I << =700 имп/с с превышением пика

12о линии над фоном в 2,5 раза, Соответствующие измерения I, по способупрототипу при равных режимах трубки, угле, падения и горизонтальной расходимости пучка дают значение 188 имп/с, Соотношение сигнал — фоч для способа-прототипа при.уровне фона

85 имп/с равно 2,2, Облу аемая площадь подложки увеличивается lIo сравнеию с прототипом в 4,9 раэ — с ?,5 до 12,1 см

Формула изобретения

Составитель О. Алешко-Ожевский

Редактор И. Касарда Техред M.Õîäàíè÷ Корректор

В.Кабаций с

Заказ 104

Тираж 488

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ t:(, (:Р

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1 11

5 !5362

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышение чувствительности, определяемое по отношению интенсивностей линии (220), не менее, чем в 3,7 раза при одновременном улучшении соотношения сигнал- фон. Достоинством предлагаемого способа является также повышение достоверности результатов, получаемых при рентгенофазовом анализе, за счет увеличения облучаемой площади подложки.

Способ рентгеновской дифрактометрии тонких пленок, включающий формирование падающего пучка от линейчато1

84 6 го источника системой щелей, содержащей коллиматор Соллера, ориентацию на гониометре подложки с пленкой под малым углом к оси пучка в экваториальной плоскости, формирование дифрагированного излучения с помощью приемI ных щелей и/или плоского монохроматора и его регистрацию детектором, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности при одновременном улучшении отношения интенсивности дифрагированного излучения к фону, располагают лннейчатый источник.в экваториальной плоскости гониометра, а коллиматор Соллера располагают так, что его пластины перпендикулярны экваториальной плоскости гониометра.