[發明專利]基于小角X射線散射技術的關鍵尺寸測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 202110894221.8
• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113624168B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 楊春明;周平;邊風剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: G01B15/00
• 分類號: G01B15/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 楊怡清

1.一種基于小角X射線散射技術的關鍵尺寸測量方法，其特征在于，包括：

步驟S0：搭建一種基于小角X射線散射技術的關鍵尺寸測量系統，其包括：散射信號采集單元、控制單元和關鍵尺寸測量獲取單元；所述散射信號采集單元包括入射X射線的光源、樣品（2）和探測器（3），樣品（2）為周期性納米結構器件；所述控制單元包括一個控制終端（17）和一個數據存儲設備（21），所述數據存儲設備（21）設置為存儲關于由探測器（3）測量的樣品（2）的小角散射數據，控制終端（17）設置為控制探測器（3）的數據采集和數據存儲設備（21）的數據存儲；關鍵尺寸測量獲取單元設置為對樣品（2）的小角散射數據進行分析處理，得到樣品（2）的關鍵尺寸；

步驟S1：利用探測器（3）采集待測的樣品（2）的二維SAXS圖樣，以實現小角散射數據的測量；隨后，通過轉動樣品（2）來采集二維SAXS圖樣，進行小角散射數據的測量；

步驟S2：對二維SAXS圖樣實施積分，以將其轉化為強度隨散射矢量坐標q_xz變化的一維數據I?(q_xz)，I為散射強度，q_xz為散射矢量坐標，q_xz=4π/sinθ，θ是入射X射線和散射信號間的夾角的一半；將樣品（2）的轉動角度ω與對應的一維數據關聯，以將一維數據轉換為二維數據形式的散射強度矩陣I(q_x,q_z)的實驗值；

步驟S3：由具有線寬、高度以及側壁角的樣品的幾何形狀來建立形狀因子的模型；由節距并引入高斯-洛倫茲分布函數來建立樣品的結構因子的模型；同時，初始化樣品界面的線粗糙度；

步驟S4：根據形狀因子、結構因子和樣品界面的線粗糙度，來確定二維數據形式的散射強度矩陣的模型；

步驟S5：通過散射強度矩陣的模型對散射強度矩陣的實驗值進行擬合，提取關鍵尺寸，所述關鍵尺寸包括節距、線寬、高度、側壁角和線粗糙度。

2.根據權利要求1所述的基于小角X射線散射技術的關鍵尺寸測量方法，其特征在于，在所述步驟S2中，二維數據(q_x,q_z)形式的散射強度矩陣的實驗值為：

I(q_x,q_z)=I(q_xz)，

其中，q_x=con(ω-θ)×q_xz,q_z=sin(ω-θ)×q_xz，ω為轉動角度，θ是入射X射線和散射信號間的夾角的一半。

3.根據權利要求1所述的基于小角X射線散射技術的關鍵尺寸測量方法，其特征在于，所述步驟S1利用控制單元來執行，所述步驟S2-步驟S5均利用關鍵尺寸測量獲取單元來執行。

4.根據權利要求1所述的基于小角X射線散射技術的關鍵尺寸測量方法，其特征在于，在所述散射信號采集單元中，樣品（2）的前方設有光通量測量單元（5）和X射線開關（6）；樣品（2）和探測器（3）之間設有中心光束遮擋器（8），中心光束遮擋器（8）上設有光電二極管（81）。