SU1536284A1 - Method of x-ray diffractometry of thin films - Google Patents

Method of x-ray diffractometry of thin films Download PDF

Info

Publication number
SU1536284A1
SU1536284A1 SU874337151A SU4337151A SU1536284A1 SU 1536284 A1 SU1536284 A1 SU 1536284A1 SU 874337151 A SU874337151 A SU 874337151A SU 4337151 A SU4337151 A SU 4337151A SU 1536284 A1 SU1536284 A1 SU 1536284A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
thin films
goniometer
plane
equatorial plane
line source
Prior art date
Application number
SU874337151A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Васильевич Аристов
Леонид Григорьевич Шабельников
Original Assignee
Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов АН СССР
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов АН СССР filed Critical Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов АН СССР
Priority to SU874337151A priority Critical patent/SU1536284A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1536284A1 publication Critical patent/SU1536284A1/en

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к способам рентгеновского контрол  качества материалов в виде тонких пленок и может быть использовано в различных отрасл х промышленности, св занных 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 излучени  с помощью приемных щелей и/или монохроматора и детектора. С целью повышени  чувствительности при одновременном улучшении соотношени  линий к фону увеличивают облучаемую площадь подложки, помеща  линейчатый источник 1 в экваториальной плоскости гониометра, а падающий пучок формируют коллиматором Соллера 2 с пластинами, перпендикул рными экваториальной плоскости гониометра. 1 ил.The invention relates to methods of X-ray quality control of materials in the form of thin films and can be used in various industries related to the production of thin films, including microelectronics. The method includes the formation of an incident beam from a line source by a system of slits, orientation of the substrate with a film at a small (mostly less than 10 °) angle to the beam axis, recording of the diffracted radiation using receiving slits and / or a monochromator and detector. In order to increase sensitivity while simultaneously improving the line to background ratio, the substrate area to be irradiated is increased by placing line source 1 in the equatorial plane of the goniometer, and the incident beam is formed by a Soller 2 collimator with plates perpendicular to the goniometer plane. 1 il.

Description

Изобретение относитс  к способам рентгеновского контрол  качества материалов в виде тонких пленок и мо жет быть использовано в различных отрасл х промышленности, св занных с получением тонких пленок, в той числе в микроэлектронике„The invention relates to methods for X-ray quality control of materials in the form of thin films and can be used in various industries related to the production of thin films, including microelectronics.

Цель изобретени  - повышение чувствительности при одновременном улучшении отношени  интенсивности дифрагированного излучени  к фону.The purpose of the invention is to increase the sensitivity while improving the ratio of the intensity of the diffracted radiation to the background.

На чертеже изображен ход лучей в экваториальной плоскости Р при осуществлении предлагаемого способа.The drawing shows the course of the rays in the equatorial plane P when implementing the proposed method.

Устройство дл  реализации способа содержит источник 1 излучени , коллиматор Соллера 2 с пластинами, перпендикул рными плоскости Р, щель 3, ограничивающую расходимость падающего пучка в направлении, перпендикул рном Ps подложку 4 с исследуемой пленкой, плоский монохроматор 5, детектор б излучени . На черте также показаны угол падени  пучка на подложку ы, удвоенный брэгговский угол 2Q регистрируемой линии, брэгговский угол моно- хроматора 0,, база коллиматора Соллера L, просвет между пластинами h, с -апертура коллиматора Соллера, R(r - рассто ние от среза колпимагора до оси гониометра„A device for implementing the method comprises a radiation source 1, a Soller collimator 2 with plates perpendicular to the plane P, a slit 3 limiting the divergence of the incident beam in the direction perpendicular to Ps substrate 4 with the film under study, a flat monochromator 5, a radiation detector b. The line also shows the angle of incidence of the beam on the substrate, doubled Bragg angle 2Q of the recorded line, Bragg monochromator angle 0, Soller collimator base L, clearance between plates h, Soller’s aperture of the collimator, R (r is the distance from the slice colpimagor to goniometer axis „

В данном способе повышаетс  чувствительность к вы влению слабых дифракционных пиний от тонких пленок за счет увеличени  облучаемой площади подложки S0 и повышени  интенсивное - тей дифракционных линий при одновременном улучшении отношени  сигнал - фон Увеличение S 0 достигаетс  за счет увеличени  ширины падающего пучка в плоскости Р при сохранении размеров последнего в направлении, перпендикул рном Р, При формировании падающего пучка коллиматором Соллера , когда пластины расположены перпендикул рно Р, ширина пучка b определ етс  размером линейчатого источника f, помещенного в плоскости Р, и расходимостью пучка, задаваемой апертурой коллиматора Соллера согласно выражениюIn this method, the sensitivity to detecting weak diffraction pines from thin films is increased due to an increase in the irradiated area of the substrate S0 and an increase in the intensity of diffraction lines while simultaneously improving the signal-to-background ratio. The increase in S 0 is increased by increasing the width of the incident beam in the P plane while maintaining the dimensions of the latter in the direction perpendicular to P. When a incident beam is formed by the Soller collimator, when the plates are perpendicular to P, the width of the beam b is determined once a measure of the line source f placed in the plane P and the beam divergence defined by the aperture of the Soller collimator according to the expression

((Rj+L/2).(О((Rj + L / 2). (O

Так как апертура коллиматора Соллера определ етс  его конструктивными параметрами - базой I, и рассто нием между пластинами h ), то дн  типичных условий экспериментаSince the aperture of the Soller collimator is determined by its design parameters — base I, and the distance between the plates h), then the typical conditions of the experiment

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

величина второго слагаемого в (1) не: превышает (0,3-0,5)f и ширина пучка b определ етс , в основном, первым слагаемым. Таким образом, уменьшение о мало сказываетс  на величине S0 и при улучшении коллимации, привод щей к повышению пиковой интенсивности линий с сохранением уровн  фона, интенсивность которого дл  известных источников определ етс  облучаемой площадью S0, достигаетс  улучшение отношени  интенсивностей линий к фону .the value of the second term in (1) does not: exceed (0.3-0.5) f and the beam width b is determined mainly by the first term. Thus, a decrease in o has little effect on S0 and, with improved collimation, leading to an increase in the peak intensity of the lines while maintaining the background level, the intensity of which for known sources is determined by the irradiated area S0, an improvement in the ratio of the intensities of the lines to the background is achieved.

Пример. Способ реализуют при следующих услови х. В качестве источника излучени  используют трубку 2,ОБСБ-24 с линейчатым фокусом 10 0,2 мм, кожух которой устанавливают так, что максимальна  проекци  фокуса 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 мм, угол расходимости с( 10 , просвет между пластинами 0,32 мм, коэффициент пропускани  76%, Вертикальную расходимость пучка ограничивают щелью 3 с высотой 8 мм В качестве подложки 4 берут пластину кремни  диаметром 76 мм, вырезанную по плоскости с напыленной пленкой золота толщиной 0,1 мкм. Подложку ориентируют на гониометре БГ-0 под углом U) 8,8 к оси пучка. Регистрацию дифрагированного излучени  производ т с помощью плоского графитового монохроматора 5 на отражении (00,2) с межплоскостным рассто нием ,354 А и детектора БЦС-6. Измеренна  интенсивность пинии 220 с дифракционным углом ,7 составл ет 1,,,0 700 имп/с с превышением пика линии над фоном в 2,5 раза. Соответствующие измерени  по способу- прототипу при равных режимах трубки, угле падени  и горизонтальной расходимости пучка дают значение 188 имп/с, Соотношение сигнал - фоч дл  способа-прототипа при уровне фона 85 имп/с равно 2,2. Облучаема  площадь подложки увеличиваетс  по срав- неию с прототипом в 4,9 рач - с 2,5 до 12,1 см2.Example. The method is implemented under the following conditions. A tube 2, OBB-24 with a line focus of 10 0.2 mm, is used as the radiation source, the casing of which is set so that the maximum projection of the mm focus lies in the equatorial (horizontal) plane of the goniometer. Anode material - chrome, tube mode 40 kV, 50 mA. The incident beam is formed using a Soller 2 collimator with vertical plates mounted on a standard liner. The design parameters of the collimator 2 are as follows: base mm, divergence angle from (10, clearance between plates 0.32 mm, transmittance 76%, Vertical divergence of the beam is limited by a slit 3 with a height of 8 mm A silicon wafer with a diameter of 76 mm cut along a plane with a deposited gold film 0.1 μm thick is taken as the substrate 4. The substrate is oriented on a BG-0 goniometer at an angle U) 8.8 to the beam axis. Diffracted radiation is recorded using a flat graphite monochromator 5 on reflection (00.2) with interplanar spacing, 354 A and a BTsS-6 detector. The measured pitch intensity 220 with a diffraction angle, 7 is 1 ,,, 0 700 pulses / s with a peak exceeding the line above the background by 2.5 times. Corresponding measurements by the prototype method with equal tube modes, angle of incidence and horizontal beam divergence give a value of 188 pulses / s. The signal-to-peak ratio for the prototype method at a background level of 85 pulses / s is 2.2. The irradiated area of the substrate increases in comparison with the prototype by 4.9 shrimps from 2.5 to 12.1 cm2.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышение чувствительности , определ емое по отношению интенсивностей линии (220), не менее , чем в 3,7 раза при одновременном улучшении соотношени  сигнал - фон. Достоинством предлагаемого способа  вл етс  также повышение достоверности результатов, получаемых при рентгенофазовом анализе, за счет увеличени  облучаемой площади подложки .Thus, the proposed method provides an increase in sensitivity, determined by the ratio of line intensities (220), not less than 3.7 times while simultaneously improving the signal-to-background ratio. The advantage of the proposed method is also an increase in the reliability of the results obtained by X-ray phase analysis, by increasing the irradiated area of the substrate.

Claims (1)

Формула изобретени  Invention Formula Способ рентгеновской дифрактомет рии тонких пленок, включающий формирование падающего пучка от линейчатого источника системой щелей, содержащей коллиматор Соллера, ориентацию на гониометре подложки с пленкой под малым углом к оси пучка в экваториальной плоскости, формирование дифрагированного излучени  с помощью приемных щелей и/или плоского монохромато- ра и его регистрацию детектором, о т- личающийс  тем, что, с целью повы ени  чувствительности при одновременном улучшении отношени  интенсивности дифрагированного излучени  к фону, располагают линейчатый источник в экваториальной плоскости гониометра, а коллиматор Соллера располагают так, что его пластины перпендикул рны экваториальной плоскости гониометра.X-ray diffractometry of thin films, including the formation of an incident beam from a line source by a system of slits containing a Soller collimator, orientation of a substrate with a film at a small angle to the beam axis in the equatorial plane, formation of diffracted radiation using receiving slits and / or a plane monochromatic registration and detection of the detector by the fact that, in order to increase the sensitivity while improving the ratio of the intensity of the diffracted radiation to f Well, have a line source in the equatorial plane of the goniometer and Soller collimator is positioned so that its plate perpendicular to the equatorial plane of the goniometer. Составитель О. Алешко-Ожевский Редактор И. Касарда Техред М.Ходанич Корректор В.КабацийCompiled by O. Aleshko-Ozhevsky Editor I. Casarda Tehred M. Khodanych Proofreader V. Kabatsy Заказ 104Order 104 Тираж 488Circulation 488 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries at the State Committee on Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарн м,I llProduction and publishing plant Patent, Uzhgorod, st. Hagarn m, I ll ПодписноеSubscription
SU874337151A 1987-12-03 1987-12-03 Method of x-ray diffractometry of thin films SU1536284A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874337151A SU1536284A1 (en) 1987-12-03 1987-12-03 Method of x-ray diffractometry of thin films

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874337151A SU1536284A1 (en) 1987-12-03 1987-12-03 Method of x-ray diffractometry of thin films

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1536284A1 true SU1536284A1 (en) 1990-01-15

Family

ID=21339714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874337151A SU1536284A1 (en) 1987-12-03 1987-12-03 Method of x-ray diffractometry of thin films

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1536284A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2782990C1 (en) * 2022-03-11 2022-11-08 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Method for performing x-ray phase analysis of ash and/or soil-containing samples

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Русаков А.А. Рентгенографи металлов М.: Атомиздат, 1977, с. 438, TFD-sistem, Rigaku/Thin Film X-ray Diffractometr. Rigaku, CED 185 c/ /860110KO, Tokio, 1987, p. 4. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2782990C1 (en) * 2022-03-11 2022-11-08 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) Method for performing x-ray phase analysis of ash and/or soil-containing samples

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3903415A (en) X-ray diffraction measurement device using white X-rays
JP3085070B2 (en) X-ray irradiation device
EP0095207A1 (en) Double crystal X-ray spectrometer
KR920003050A (en) Inspection method of external phase precipitate of single crystal material
SU1536284A1 (en) Method of x-ray diffractometry of thin films
US8675816B2 (en) X-ray spectrometer
SU1257482A1 (en) X-ray diffraction method of analyzing structure disarrangements in thin near-surface layers of crystals
US2853618A (en) Method and apparatus for the use of fluorescent x-rays in powder diffraction
JPH04164239A (en) Powder x-ray diffraction meter
SU1497533A1 (en) Method of inspecting structural perfection of crystals
JP2961881B2 (en) X-ray diffraction method for measuring film thickness
JPH1048158A (en) Method for measuring x-ray stress of single crystal sample or the like
JPH1151883A (en) Method and equipment for fluorescent x-ray analysis
SU1436036A1 (en) Method of determining lattice parameters of polycrystalline materials
Azaroff A new method for measuring integrated intensities photographically
SU1133519A1 (en) Method of determination of monocrystal structural characteristics
SU890180A1 (en) Monocrystal orientation x-ray diffractometric determination method
SU584234A1 (en) Method and apparatus for measuring monocrystal lattice constants
Cauchois X-Ray spectrography by transmission of a non-collimated beam through a curved crystal
SU1288563A1 (en) Method of performing x-ray diffraction analysis
SU442399A1 (en) X-ray attachment to the electron microscope
SU881592A2 (en) X-ray spectrometer
JPH05501610A (en) X-ray spectrometer
SU1087853A1 (en) Surface machining quality control method
JPH02107952A (en) X-ray diffraction measurement for powder