SU1173278A1 - Устройство дл исследовани структурного совершенства тонких приповерхностных слоев монокристаллов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНОГО СОВЕРШЕНСТВА ТОНКИХ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ МОНОКРИСТАЛЛОВ , содержащее источник рентгеновского излучени , кристалл-монохроматор , детектор дифрагированного излучени , детектор вторичной.эмиссии в виде газопроточной камеры, в которой расположены держатель образца и электрод, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, держатель образца выполнен в виде установленной на валу рамки, на которой расположен электрод, при 3toM часть вала выведена из газопроточной камеры и снабжена устройством с дл  его вращени . zL/

Description

1. Изобретение относитьс  к аппаратуре дл  анализа тонких приповерхностных слоев монокристаллов методом регистрации вторичной эмиссии, возбуждаемой с помощью рентгеновского излучени , и может использоватьс  в технологии изготовлени  полупроводниковых приборов контрол  структурного совершенства монокристаллов на различных стади х обработки по верхности ионна  имплантаци , диффузи , эпитаксйальное наращивание и др . ) о Известно, устройство дл  исследова ни  монокристаллических слоев, содержащее источник рентгеновского излучени , кристалл-монохроматор, установленные в вакуумной камере держатель с исследуемым образцом и детектор вторичной эмиссии, детектор отраженного рентгеновского пучка. Коллимированный монохроматический рентгеновский пучок направл ют на образец в области углов, удовлетвор  ющих услови м дифракции в геометрии Брэгга, и регистрируют изменение выхода фотоэлектронной эмиссии в зависимости от угла падени  рентгеновско го пучка на кристалл lj . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  исследовани  структурного совершенства тонких приповерхностных слоев монокристаллов , содержащее источник рентгеновского излучени , кристалл-монохроматор , детектор дифрагированного излучени , детектор вторичной эмиссии в виде газопроточной камеры, в которой расположены держатель образца и электрод ZJ . В этом устройстве существует возможность измерени  угловой зависимости выхода вторичной эмиссии с по верхности образца в УСЛОВИЯХ симметричных схем брэгговской и лауэвской дифракции рентгеновских лучей. Недостатком указанного устройств  вл етс  узка  область применени , ограниченна  симметричными (классическими ) схемами брэгговской и ла эвской дифракции. Это св зано с неподвижньм закреплением образца отно сительно плоскости дифракции, а также с фиксированным относительно плоскости дифракции, а также с фиксированным относительно камеры расположением собирающего электрода. 782 В то же врем  существуют дифракционные . схемы как в геометрии Лауэ, так и в геометрии Брэгга, в которых падающим и дифрагированным образцом пучки образуют малые (0,5-5) углы с поверхностью кристалла. Измерени  угловых зависимостей выхода вторичной эмиссии в такИх дифракционных схемах открывают новые возможности в исследовани х структурного совершенства очень тонких приповерхностных , слоев монокристаллов. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  исследовани  структурного совершенства тонких приповерхностных слоев монокристаллов , содержащей источник рентгеновского излучени , кристалл-монохроматор , детектор дифрагированного излучени , детектор вторичной эмиссии в В1аде газопроточной камеры, в которой расположены держатель образца и электрод, держатель образца выполнен в виде установленной на валу рамки, на которой расположен электрод, при этом часть вала выведена из газопроточной камеры и снабжена устройством дл  его вращени . На фиг.1 схематически изображено предлагаемое устройство , на фиг.2 детектор вторичных излучений. Устройство содержит источник излучени  1, коллиматорные щели 2, кристалл-монохроматор 3, детектор вторичной эмиссии 4, установленный на гониометрической головке главного гониометра 5, и детекторы прошедшего 6 и дифрагированного 7 излучений . Детектор вторичной эмиссии (фиг.2) представл ет собой цилиндрическую камеру 8 с крьшкой 9, внутри которой расположена рамка (держатель образца) 10 с образцом 11 и электродом 12, выполненным в виде тонкой нити. Рамка (держатель) 10 с образцом 11 и электродом 12 закреплена на валу 13, выведенном наружу и вращающемс  вокруг своей оси во втулке 14, обеспечивающей герметичность объема. Вал 13 выполнен полым дл  первоначальной рентгеновской юстировки кристалла (располовинивани ). Отсчет углов наклона рамки (держател ) 10 производитс  по лимбу 15. Камера .снабжена штуцером 16 дл  ввода и штуцером 17 дл 

3

вывода газовой смеси и имеет прозрачные дл  рентгеновских лучей окна 18. Положительный потенциал подаетс  на электрод 12 через разъем 19, Вторым электродом  вл етс  корпус камеры 8.

Устройство работает следующим образом .

Коллимированньй монохроматизированный рентгеновский пучок падает на образец 11, наход щийс  в положении , удовлетвор ющем дифракционным услови м в геометрии Лауэ.

При поглощении рентгеновских лучей в кристалле с поверхности последнего вылетают фотоэлектроны, ионизирующие атомы газовой смеси.

Благодар  положительному потенциалу все вторичные электроны ионизации собираютс  на электроде 12, что ведет к возникновению на нем импульсов напр жени , амплитуда которых пропорциональна энергии фотоэлектронов . Величина потенциала на электроде 12 выбираетс  такой, чтобы обеспечить работу детектора в режиме газового усили , т.е. в режиме пропорционального счетчика.

Это позвол ет получать энергетический спектр фотоэлектронов и обеспечивает высокую эффективность регистрации . Враща  вал 13 с рамкой 10 с образцом 11 (т.е. поворачива  образец 11 вокруг векторов обратной решетки), можно, сохран   услови  дифракции, измен ть угол между падаю цим рентгеновским пучком и поверхностью образца 11. Взаимное расположение электрода 12 и образца 11 при этом остаетс  посто нным, что очень важно при работе детектора в режиме пропорционального счетчика, например, дл  сохранени  коэффициента газового усили .

В случае, если отражающие ллоскости в Лауэ-геометрии составл ют с поверхностью образца угол, отлич732784

ный от 90 (асимметрична  схема Лауэ-дифракции), то поворотом образ ца вокруг вектора обратной решетки можно добитьс  того, что дифрагированный пучок будет выходить из образца через входную поверхность. Это позвол ет получать дифракцию в геометрии Брэгга при скольз щих углах падени  рентгеновских лучей. to При повороте гониометра с детектором и образцом вблизи точного угла дифракции регистрируетс  углова  зависимость выхода вторичной эмиссии с поверхности образца. Детекторы рентгеновского излучени  одновременно с этим фиксируют угловую зависимость прошедшего и дифрагированного лучей.

В качестве базового объекта выбрано устройство,  вл ющеес  прототипом предложенного устройства.

По сравнению с базовым объектом предложенное решение позвол ет расширить область исследовани  монокристаллов за счет использовани 

пшрокого класса методов, позвол ющих получать различные характеристики структурного совершенства тонких приповерхностных слоев кристаллов, 30 в то врем  как в базовом объекте возможность исследовани  тонких приповерхностных слоев кристаллов ограничена.

Таким образом, предлагаемое устроиство  вл етс  универсальным и

позвол ет проводить измерени  вторичной эмиссии в любых схемах дифракции по Лауэ и Брэггу при любых углах падени  рентгеновских лучей на образец, а также при дифракции в услови х полного внешнего отражени .

Реализаци  таких дифракционных схем позвол ет исследовать структуРУ очень тонких (менее 100 А) приповерхностных слоев монокристаллов.

(риг. 2

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНОГО СОВЕРШЕНСТВА ТОНКИХ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ МОНОКРИСТАЛЛОВ, содержащее источник рентгеновского излучения, кристалл-монохроматор, детектор дифрагированного излучения, детектор вторичной.эмиссии в виде газопроточной камеры, в которой расположены держатель образца и электрод, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, держатель образца выполнен в виде установленной на валу рамки, на которой расположен электрод, при эТом часть вала выведена из газопроточной камеры и снабжена устройством для его вращения.

   SU«> 1173278 .'1 173278