SU1225358A1 - Способ контрол распределени структурных неоднородностей по площади монокристалла и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Спосо.б контрол  распределени  структурных неоднородностей по площади монокристалла, включающий сканирование монокристалла кол имиро- ванным рентгеновским пучком, регистрацию интенсивности дифрагированных , рентгеновских лучей одномернр квантовым детектором и отображение полученного распределени  интенсивности дифрагированных лучей, по которому суд т о распределении.структурных неоднородностей, о т лич.а ю щи й- с   тем, что, с целью ускорени  контрол , при коллимации пучка обеспе- чивают его в брегговском направлении не менее величины, при которой создаютс  услови  одновременной дифракции от выбранной системы кристаллографических плоскостей монокристалла дл  характеристических линий К,,. и К рентгеновского спектра падающего пучка излучени  на любом участке монокристалла, а в антибрегговском направлении обеспечивают посто нство размера рефлекса, регистрируемого детектором, сканирование осуществл ют путем относительного перемещени  монокристалла и исто1шика.излучени  с детектором в плоскости, параллельной плоскости среза монокристалла, и измеренную величину интенсивности дифрагированных лучей сравнивают с заданным пороговым значением, при - чем .превьшение измеренной интенсив-, ностью порогового значени  отобра жают на соответствующих участках.от- личйыми друг-от друга.знаками.. ; 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что дл  улучщени  контрастной чувствительности, ограничивают расходимость пучка в брегговском направлении до величины, . меньшей углового.рассто ни .между характеристическими лини ми .К и Кп| , а в антибрэгговеком - до вели-- чины, определ емой чувствительностью детектора, в качестве источника рентгеновского излучени  используют мик- рофокуснйй источник и располагают его возможно ближе к поверхности монокристалла.. . , 3, Способ по пп. .1 и 2, о т л и- чающий с   тем, что дл  упрощени  интерпретации отображаемой карти- .ны, задают вторую пороговую величину интенсивности, причем меньша  из . двух пороговых величин Соответствует интенсивности лучей 7 дифрагированных от структурно совершенного- участка монокристалла. 4. Устройство-дл  контрол  распределени  структурных несовершенств по площади монокристалла, включающее источник рентгеновского излучени , коллиматор , систему выведени  монокристалла в положение дифракции, крйсталI СП

Description

лодержатель, обеспечивающий поворот монокристалла в плоскости среза, сис тему регистрации дифрагированных лучей с одномерным квантовым детектором и систему отображени  дифракционной картины, о тлич ающеес  тем, что коллиматор выполнен в виде регулируемых щелей, ограничивающих расходимость пучка в брэгговском и антибрэгговском направлени х, крис- тагшодержатель помещен на каретке, обеспечивающей его перемещение в собственной плоскости, система выведени  монокристалла в положение диф; ,

Изобретение касаетс  рентгено- структурного анализа, в частности рентгеновской дифракционной топографии , и может быть использовано при контроле распределени  дефектов, кристаллической структуры по площади монокристаллов, в том числе, и в цеховых услови х микроэлектронного производства .

Целью изобретени   вл етс  ускорение контрол .

На чертеже представлена структурна  схема устройства, реализующего способ контрол  распределени  струк- турных неоднородностей по площади Iмонокристалла.

Устройство дл  контрол  распределени  структурных неоднородностей содержит источник 1 рентгеновского излучени , коллиматор 2, механизм 3 перемещени  и поворота трубки с коллиматором , двухкоординатную сканирующую каретку 4, кристаллодержатель 5, щторку 6, одномерный квантовый детек- тор 7, рентгеновский интенсиметр 8, систему отображени  в виде системы 9 управлени  и двухкоординаторного записывающего узла 10.;

Рентгеновские лучи от источника

Iпроход т через коллиматор 2, фор- мирукнцкй пучок заданной расходимости и сечени , падающий на монокристалл

IIпод брегговским углом выбранной системе кристаллографических luioскЬстей . Прошедщий рентгеновский пучок отсекаетс  щторкой .6, а дифрагигракции выполнена в виде механизма перемещени  и поворота источника рентгеновского излучени  с коллиматором , а.система отображени  дифракционной картины содержит блок сравнени  интенсивности дифрагированных лучей с двум  заданными пороговыми значени ми и двухкоординатный записывающий узеЛ| отображающий результаты сравнени , отличающиес  друг от друг га знаками, и блок синхронизации,,пера записывающего узла с перемещением кристаллодержател ,

рованный пучок попадает во входное окно детектора 7. Регистрируемый де- тектором сигнал преобразуетс  и усиг ливаетс  в интенсиметре 8 и постуг- пает в ,блок сравнени  системы 9 управлени . В блоке сравнени  зарегистрированный сигнал 1 сравниваетс  с дву- м  заданными пороговыми величинами 1, и la где 1, соответствует интенсивности дифракции от структурно со- верщенного-участка монокристалла, а Ij, - интенсивности дифракции от участка монокристалла с заданной плотностью дефектов структуры. В зависимости от соотнощени  уровн  сигнала Ijj и пороговых значений 1, и Ij сйс-г тема управлени  вырабатывает команду , задающую режим работы пищущего органа двухкоординатного записывающего уз л,а 10.

Исследуемый монокристалл горизонтально укладываетс  на кристаллодер- жатель 5, смонтированный на двухкоор- |динатной сканирующей каретке 4, управл емой блоком позиционного контрол  системы управлени -. При перемещении каретки в одном из двух взаимно перпендикул рных направлений блок позиционного контрол  обеспечивает перемещение в соответствующем направлении пишущего органа двухкоордина- трого записывающего узла, т.е. положению облучаемого участка монокристалла пр1И сканировании в каждый данный момент времени однозначно соответствует положение пишущего органа-.

Дл  обеспечени  перемещени  облучаемого участка в направлени х, параллельном и.перпендикул рном выходам на поверхность монокристалла от- ражающих кристаллографических плоскостей , сканирующа  каретка содержит механизм вращени , позвол ющий поворачивать монокристалл в держателе на 360 в собственной плоскости. Юстировка кристалла производитс  перемещением и поворотом трубки с коллимирую- щей системой при помощи механизма 3.

В зкспериментальном образце устройства в качестве источника излучени  использован серийно изготавливаемый рентгеновский аппарат УРС-и02 с рентгеновской трубкой БСМ-1 Мо в защитном кожухе. Дл  регистрации дифрагированных лучей примен ютс  сцин- тилл ционный детектор БДС-б и интен- симетр ЭВУг-141,

Двухкоординатным записывающим . . устройством служит двухкоординатнь

. самописец ПД11-4-002, перо которого во врем  записи подн то если I,, 1, опущено, если ,,., опущено и со- верщает осцилл ции с посто нными час . тотой и амплитудой в на правлении, перпендикул рном перемещению пера при записи, если . Перемещение пера самописца во врем  записи совершаетс  синхронно с перемещением сканирующей каретки с держателем образца в,одном из двух возможных направлений сканировани . После каждого перемещени  каретки в этом направлении на рассто ние, определ емое положением концевых переключателей Сустанав- лйваемых так, чтобы в процессе сканировани  первичный облучал образец по всему диаметру) , осуществл етс  перемещение каретки вдоль перпендикул рного направлени  на заданный щаг. Такимхэбразом, в процессе съемки осзпде- ствл етс  р д последовательных сканирований образца вдоль одной из осей при после довательном щаговом ремещении вдоль перпендикул рной ей оси, в результате чего на диаграммной ленте самописца вырисовываетс  система равноудаленных хорд пластит ны, параллельных напр авлению сканировани , на фоне которой отображаетс  картина распределени  областей скоплени  структурных дефектов в виде заштрихованных осциллирующим пером участков. Синхронизаци  перемещений

5

0

5

0

5

0

5

0

5

сканирующей каретки и пера самописца , запоминание установленных пороговых величин и сравнение их с регистрируемой интенсивностью дифракции, управление работой пера самописца осуществл етс  устройством управлени . Отраслевым стандартом установлены предельные допустимые значени  прогибов кремниевых пластин диаметром до 150 мм, на основании которых рассчитаны максимально необходима  расходимость первичного пучка в брег- говском направлении(6-8) 10 рад, ооеспечивающа  сохранение условий брегговского отражени  дл  пластин, деформаци  которых не превышает требований стандарта. Требуема  расходимость обеспечиваетс  расположением диафраг№1 коллимирующей системы на соответствующем рассто нии от окна рентгеновской трубки.

.Установка снабжена сменными держател ми , рассчитанными на монокрис- таллические пластины диаметром 60, 75, 100, 125 и 150 мм.

Из сравнени  топограммы кремниевой пластины диаметром 60 мм после проведени  нескольких термообработок в ходе технологического процесса изготовлени  полупроводниковых микросхем , сн той за 2 ч на фотопленку РМ-1, и записи.предложенным спосо- бом картины распределени  структурных неоднородностей по площади той же кремниевой пластины, сделанной за 2 мин, следует, что топограмма и запись несут практически идентичную информацию о распределении скоплений структурных несовершенств.

Таким образом, по сравнению с прототипом обеспечиваетс  сокращение времени контрол  более чем на пор док .

Предложенные способ и устройство дл  контрол  распределени  структурных неоднородностей по площади моно-- кристалла обеспечивают значительно более высокую производительность контрол , чем другие известные способы и устройства, что позвол ет внедрить операцию контрол  структурного совершенства полупроводниковых монокристаллов непосредственно в цеховых услови х микроэлектроники дл  контрол  -стабильности и корректировки технологических процессов изготовлени 

512253586

:полупроводниковых приборов и разбра- по критерию структурного совершен- ковки монокристаплических пластин ства на ранних стади х процесса.

Редактор Т«Янова

Составитель Т, Владимирова

Техред Л СердюковаКорректор М. Пожо

Заказ 1429Тираж 847Подписное

ВНШШИ Государственного комитета СССР

по дёпак изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4

Claims (4)

1. Спосо.б контроля распределения структурных неоднородностей по площади монокристалла, включающий сканирование монокристалла коллимированным рентгеновским пучком, регистрацию интенсивности дифрагированных рентгеновских'лучей одномерном квантовым детектором и отображение полученного распределения интенсивности дифрагированных лучей, по которому судят о распределении.структурных неоднородностей, о т лича ю щи йс я тем, что, с целью ускорения контроля, при коллимации пучка обеспе- чивают его в брегговском направлении не менее величины, при которой создаются условия одновременной дифракции от выбранной системы кристаллографических плоскостей монокристалла для характеристических линий К^,. и рентгеновского спектра падающего пучка излучения на любом участке монокристалла, а в антибрегговском направлении обеспечивают постоянство размера рефлекса, регистрируемого детектором, сканирование осуществля ют путем относительного перемещения монокристалла и историка, излучения с детектором в плоскости, параллельной плоскости среза монокристалла, и измеренную величину интенсивности дифрагированных лучей сравнивают с заданным пороговым значением, при чем.превышение измеренной интенсивностью порогового значения отобра*· жают на соответствующих участках от— -личными друг-от друга.знаками..

2. Способ по π. 1, о т лич a to- rn и й с я тем, что для улучшения контрастной чувствительности, ограничивают расходимость пучка в брегговском направлении до величины, . g меньшей углового расстояния между характеристическими линиями ,K_ei( и Кр₍ , а в антибрэгговеком до вели-, чины, определяемой чувствительностью детектора, в качестве источника рентгеновского излучения используют мик— рофокусный источник и располагают его возможно ближе к поверхности монокристалла.

3. Способ по пп. .1 и 2, о т л ичающийся тем, что для упрощения интерпретации отображаемой картины, задают вторую пороговую величину интенсивности, причем меньшая из . двух пороговых величин -соответствует интенсивности лучей^ дифрагированных от структурно совершенного· участка монокристалла.

4. Устройство-для контроля распределения структурных несовершенств по площади монокристалла, включающее источник рентгеновского излучения, коллиматор, систему выведения монокристалла в положение дифракции, крйетал лодержатель, обеспечивающий поворот монокристалла в плоскости среза, систему регистрации дифрагированных лучей с одномерным квантовым детектором и систему отображения дифракционной картйны, о тлич ающееся тем, что коллиматор выполнен в виде регулируемых щелей, ограничивающих расходимость пучка в брэгговском и антибрэгговском направлениях, кристаллодержатель помещен на каретке, обеспечивающей его перемещение в собственной плоскости, система выведения монокристалла в положение диф ракции выполнена в виде механизма перемещения и поворота источника рентгеновского излучения с коллиматором, а.система отображения дифракционной картины содержит блок сравне· ния интенсивности дифрагированных лучей с двумя заданными пороговыми значениями и двухкоординатный записывающий узел, отображающий результаты сравнения, отличающиеся друг от друг га знаками, и блок синхронизации,,пера записывающего узла с перемещением кристаллодержателя.