SU1481592A1 - Method of checking defects of specimen surface processing - Google Patents

Abstract

Translated fromRussian

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  дефектов обработки поверхности по отражению пучка рентгеновского излучени . Цель изобретени  - улучшение линейной разрешающей способности. Перемещают образец относительно пучка в плоскости пучка при сохранении угла его падени . Вывод т образец из зоны действи  пучка. Повтор ют эти операции при нескольких положени х образца, получаемых путем его разворота вокруг нормали на фиксированные углы. По совокупности полученных коэффициентов отражени  суд т о наличии дефектов. Улучшение линейной разрешающей способности достигаетс  за счет усреднени  фазовых соотношений между излучением от отдельных микроучастков поверхности и усреднени  по углу скольжени  рентгеновского пучка и по дозе облучени  поверхности образца. 4 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used to monitor surface treatment defects by reflecting an x-ray beam. The purpose of the invention is to improve the linear resolution. The sample is moved relative to the beam in the plane of the beam while maintaining the angle of incidence. Remove the sample from the beam. These operations are repeated at several positions of the sample, obtained by rotating it around a normal at fixed angles. On the basis of the obtained coefficients, they reflect the presence of defects. An improvement in the linear resolution is achieved by averaging the phase relationships between the radiation from individual microplots of the surface and averaging over the x-ray beam angle and the irradiation dose of the sample surface. 4 il.

Description

Translated fromRussian

Изобретение относитс  к области измерительной техники и может использовано дл  контрол  дефект9В обработки поверхностей.The invention relates to the field of measurement technology and can be used to control the defect 9B of surface treatment.

Цель изобретени  - улучшение линейной разрешающей способности.The purpose of the invention is to improve the linear resolution.

Сущность способа состоит в реконструкции двумерной функции распределени  коэффициента зеркального отражени  по совокупности линейных рефлексов, полученных при различных положени х образца относительно рентгеновского пучка. Это достигаетс  за счет усреднени  фазовых соотношений между излучением от отдельных микроучастков поверхности и усреднени  по углу скольжени  рентгеновского пучка и по дозе облучени  поверхности образца. The essence of the method consists in reconstructing the two-dimensional function of the distribution of the specular reflection coefficient from the set of linear reflections obtained at different positions of the sample relative to the x-ray beam. This is achieved by averaging the phase relationships between the radiation from the individual micro-parts of the surface and averaging over the x-ray slip angle and the dose of irradiation of the sample surface.

На фиг.1 приведена схема устройства дл  реализации способа с OCHOB-I ными функциональными элементами вид в плоскости падени  рентгеновского пучка; на фиг.2 - то же, вид в плоскости образца; на фиг.З - часть блока детектировани  с коллимационной системой; на фиг.4 - электрическа  блок-схема системы управлени  и обработки данных.FIG. 1 is a diagram of the device for implementing the method with OCHOB-I functional elements in the plane of incidence of the x-ray beam; figure 2 is the same, the view in the plane of the sample; FIG. 3 shows a part of a detection unit with a collimation system; Fig. 4 is an electrical block diagram of a control and data processing system.

Устройство дл  реализации способа содержит источник 1, создающий расход щийс  полихроматический поток рентгеновского излучени , кристаллмо- нохроматор 2, коллиматор 3, Лорми4-A device for implementing the method comprises a source 1, which creates a diverging polychromatic X-ray flux, a crystal-chromator 2, a collimator 3, Lormi 4-

0000

N-N-

елate

со юwith y

31483148

рующий монохроматизированный пучок,digging monochromatic beam,

направленный на образец 4, блок 5 детектировани  , обеспечивающий одновременную регистрацию N пучков (N 50) рентгеновского излучени . П ели 6-8 служат дл  ограничени  угловой расходимости пучка в плоскости падени . С помощью механизма 9 сканировани  осуществл ютс  шаговый поворот образ- ца 4 относительно нормали к его поверхности и линейные перемещени  параллельно нормали к контролируемой поверхности. Изменени  углов сколь жени  рентгеновского пучка относитель но поверхности кристаллмонохроматора 2 и образца 4 производитс  путем поворота соответствующих элементов вокруг осей 0« и Ое. Направление распространени  рентгеновского пуч- ка показано штриховой линией.directed to sample 4, detection unit 5, providing simultaneous registration of N beams (N 50) of x-rays. Pines 6-8 serve to limit the angular divergence of the beam in the plane of incidence. By means of the scanning mechanism 9, the sample 4 is rotated in a stepwise manner relative to its surface normal and linear displacements are parallel to the normal to the test surface. Changes in the angle of the x-ray beam relative to the surface of the crystal monochromator 2 and sample 4 are made by rotating the corresponding elements around the axes 0 "and Ge. The direction of propagation of the x-ray beam is shown by a dashed line.

Блок 5 детектировани  (фиг.З) содержит набор сцинтилл ционных крис- таллов 10, установленных в плоскости , составл ющей угол 3- 6 с направ- лением рентгеновского пучка, набор светопровод щих элементов I1, контактирующих с сцинтилл ционными кристаллами 10 и ЭУ, светозащитные экраны 12. ФЭУ, вход щие в состав блока 5 детектировани , показаны в качестве начальных элементов электронного тракта усилени  (фиг.4). Перед сцинтилл ционными кристаллами установлена коллимационна  система, содержаща  щеле- и каналообразующие экраны 13 и 14. Объем между каналами откачен и герметизирован с помощью бериллиевой пластины 15. Кристалл 10 и экраны 12 и 14 закреплены на сетчатой опоре 16.Detection unit 5 (FIG. 3) contains a set of scintillation crystals 10 installed in a plane constituting an angle of 3-6 with the direction of the x-ray beam, a set of light-conducting elements I1 in contact with scintillating crystals 10 and EC, light-shielding The screens 12. PMTs included in the detection unit 5 are shown as the initial elements of the electronic amplification path (Fig. 4). A collimation system is installed in front of the scintillation crystals, containing slot-hole and channel-forming screens 13 and 14. The volume between the channels is pumped out and sealed using a beryllium plate 15. Crystal 10 and screens 12 and 14 are fixed on the mesh support 16.

В исходном положении блок 5 детектировани  с ограничивающей щелью 8 шириной не более половины пространственной полуширины сечени  пучка установлен под заданный угол, равный удвоенному углу скольжени  ( . Вращением образца 4 вокруг оси 02 добиваютс  получени  максимальной величины сигнала, регистрируемой блоком 5 детектировани , что соответствует установке образца в отражающее положение. Найденное положение фиксируют, увеличивают ширину щели до величины, обеспечивающей регист- рацию зеркально отраженного излучени  от всех облучаемых участков контролируемой поверхности1 и вывод т поверхность из рентгеновского пучка.In the initial position, the detection unit 5 with a limiting slit 8 with a width of no more than half the spatial half-width of the beam section is set at a predetermined angle equal to twice the sliding angle (. Rotation of sample 4 around the axis 02 yields a maximum signal detected by the detection unit 5, which corresponds to the installation of the sample The position found is fixed, increasing the width of the slit to a value that ensures the recording of specularly reflected radiation from all irradiated plots of the test surface 1 and output of the surface from the x-ray beam.

g 5 ) 0g 5) 0

5 0 05 0 0

00

Процесс дальнейших измерений управл етс  ЭВМ 17 (фиг.4). Команда начала измерений подаетс  на таймер 18 и на электропривод J 9 механизма линейного сканировани , обеспечивающий проведение контролируемой поверхности через сечение рентгеновского пучка с посто нной скоростью в направлении, лежащем в плоскости поверхности образца.The process of further measurements is controlled by the computer 17 (Fig. 4). The command to start measurements is applied to timer 18 and to the actuator J 9 of the linear scanning mechanism, which ensures that the test surface is guided through the x-ray beam section at a constant speed in a direction lying in the plane of the sample surface.

Поступающие в процессе линейного сканировани  импульсные оптические сигналы от сцинтилл ционных кристаллов 10 преобразуютс  в электрические и последовательно усиливаютс  с помощью ФЭУ 20 и 21, предусилителей 22   23   усилителей 24 и 25 и затем селектируютс  по амплитуде дискриминаторами 26 и 27 и по каждому каналу суммируютс  электронными счетчиками 28 и 29. После окончани  заданного времени сканировани  таймером 18 выдаютс  сигналы, поступающие на электропривод 19, электронные счетчики 28 и 29, электропривод 30 механизма углового сканировани  и ЭВМ 17. При этом соответственно производитс  отключение электропривода 19, запираютс  входы электронных счетчиков 28 и 29, начинаетс  угловое сканирование образца относительно нормали к поверхности и введение в пам ть ЭВМ 17 результатов счета числа импульсов во всех каналах измерени  . После поворота на заданный угол гониометром 31 выдаютс  сигналы, поступающие на электропривод 30 и ЭВМ 17, производитс  отключение . электропривода 30 и выдаетс  команда начала измерений, поступающа  на электропривод 19 и электронные счетчики 28 и 29. По окончании М-го цикла измерений из ЭВМ 17 на электроприводы 30 и 19 подаетс .команда остановки , производитс  математическа  обработка полученных данных, результаты которой вывод тс  на досплей 32 или цифропечатающее устройство 33.The pulsed optical signals from scintillation crystals 10 that are received during the linear scanning process are converted into electrical signals and amplified sequentially using a photomultiplier tube 20 and 21, preamplifiers 22 23 amplifiers 24 and 25, and then selected by amplitude by discriminators 26 and 27 and summed by each channel electronic counters 28 and 29. After the end of a predetermined scan time, the timer 18 outputs signals arriving at the actuator 19, electronic counters 28 and 29, the actuator 30 of the angular scanning mechanism and Computer 17. At the same time, the electric drive 19 is shut off, the inputs of electronic counters 28 and 29 are locked, angular scanning of the sample relative to the surface normal is started, and the number of pulses in all measurement channels is entered into the computer memory 17. After turning at a predetermined angle by the goniometer 31, the signals arriving at the electric drive 30 and the computer 17 are output. drive 30 and a start command is issued to the drive 19 and electronic meters 28 and 29. At the end of the M-th measurement cycle, a stop command is sent to drives 30 and 19, the mathematical data processing is performed, the results of which are output to Dosplay 32 or digitizer 33.

Способ может быть реализован на базе серийно выпускаемого рентгеновского оборудовани  и мини-ЭВМ.The method can be implemented on the basis of commercially available X-ray equipment and minicomputers.

Предлагаемый способ позвол ет улучшить линейную разрешающую способность измерений и повысить достоверность и экспрессность контрол . Ф.ормула изобретен и The proposed method allows to improve the linear resolution of measurements and to increase the reliability and express control. F. Formula invented and

Способ контрол  дефектов обработки поверхности образца, заклю5148Method for monitoring defects in surface treatment of specimen, including 5148

чающийс  в том, что на контролируе- - мую поверхность наклонно направл ют пучок рентгеновского излучени , перемещают образец, регистрируют интенсивность зеркально отраженного излучени , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  линейной разрешающей способности,, перемещают образец относительно пучка вBecause the x-ray beam is directed obliquely at the test surface, the sample is moved, the intensity of the specularly reflected radiation is recorded, characterized in that, in order to improve the linear resolution, the sample is moved relative to the beam to

2626

плоскости пучка при сохранении угла его падени , вывод т образец из зоны действи  пучка и повтор ют эти операции при нескольких положени х образца, получаемых путем его разворота вокруг нормали на фиксированные углы,и по совокупности полученных коэффициентов отражени  суд т о наличии дефектов.the plane of the beam while maintaining the angle of incidence, remove the sample from the zone of action of the beam and repeat these operations at several positions of the sample, obtained by rotating it around the normal to fixed angles, and judging the presence of defects on the basis of the obtained reflection coefficients.

-г з-g

фие.1FI.1

Фиг. 2FIG. 2

1212

ftft

ЮYU

Фиг.ЗFig.Z

ФиеЛFiel

Claims (1)

Translated fromRussian

Ф.ормула изобретенияClaimСпособ контроля дефектов обработки поверхности образца, заклю30 чающийся в том, что на контролируемую поверхность наклонно направляют пучок рентгеновского излучения, перемещают образец, регистрируют интенсивность зеркально отраженного излучения, отличающийся тем, что, с целью улучшения линейной разрешающей способности₆ перемещают образец относительно пучка в 1481592 плоскости пучка при сохранении угла его падения, выводят образец из зоны действия пучка и повторяют эти операции при нескольких положениях $ образца, получаемых путем его разворота вокруг нормалина фиксированные углы,и по совокупности полученных коэффициентов отражений судят о наед личии дефектов.A method for controlling defects in processing the surface of a sample, which consists in sending an x-ray beam obliquely to a controlled surface, moving the sample, recording the intensity of specularly reflected radiation, characterized in that, in order to improve the linear resolution₆ , the sample is moved relative to the beam in 1481592 plane while maintaining the angle of incidence of the beam, the sample is taken out of the range of the beam and these operations are repeated at several positions $ of the sample obtained by gates around normalina fixed angles, and together received reflection coefficients judge naedites lichii defects.Фиг.З фиг.ЧFig.Z fig.Ch