本發(fā)明涉及光學量測設備領域，具體涉及一種x射線散射量測設備、監(jiān)控方法及介質(zhì)。

背景技術：

1、關鍵尺寸小角度x射線散射（cd-saxs）是一種透射式可變角度的x射線散射量測技術，可用于測量1-100納米量級的復雜周期性結(jié)構(gòu)特征。以測量半導體器件的高深寬比結(jié)構(gòu)（har）為例，x射線光束穿透半導體器件并從har結(jié)構(gòu)散射，通過探測har結(jié)構(gòu)的散射x射線的角度分布信息，即可通過cd-saxs分析算法重構(gòu)出har結(jié)構(gòu)的三維形貌，從而實現(xiàn)對har結(jié)構(gòu)橫向及縱深方向的關鍵尺寸量測。

2、由于cd-saxs量測設備所配置的x射線光源需要具有高功率、高亮度等特性，目前滿足這一特性的x射線光源主要有同步輻射x射線光源、液態(tài)金屬靶x射線光源、旋轉(zhuǎn)陽極靶x射線光源等；其中，同步輻射x射線光源屬于大科學裝置、造價及維護成本極為高昂，不適合廣泛應用于cd-saxs設備；因此，現(xiàn)有cd-saxs量測設備通常采用液態(tài)金屬靶x射線光源或者旋轉(zhuǎn)陽極靶x射線光源；但相比于固定陽極靶光源，這兩種光源的結(jié)構(gòu)更為復雜，因此其強度穩(wěn)定性較差；而量測過程中，x射線光源的強度穩(wěn)定性是保證量測結(jié)果的準確性和一致性的關鍵因素；因此，如何對x射線光源進行監(jiān)測與調(diào)控已然成為了行業(yè)內(nèi)亟待解決的技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種x射線散射量測設備、監(jiān)控方法及介質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)x射線源的實時監(jiān)測與調(diào)節(jié)。

2、根據(jù)第一方面，一種實施例中提供一種x射線散射量測設備，包括：

3、x射線源，用于發(fā)射x射線；

4、真空準直系統(tǒng)，設置于所述x射線源的x射線發(fā)射路徑上，所述真空準直系統(tǒng)包括第一狹縫；所述x射線源發(fā)射的x射線照射所述第一狹縫時，所述x射線中通過所述第一狹縫的部分形成量測x射線束，所述x射線中被所述第一狹縫阻擋的部分形成第一散射x射線；所述量測x射線束用于照射待測樣品；

5、探測系統(tǒng)，用于接收所述量測x射線束透過所述待測樣品后形成的第二散射x射線，輸出所述待測樣品形貌的量測信息；

6、監(jiān)測探測器，設置于所述第一散射x射線的光路上；所述監(jiān)測探測器探測所述第一散射x射線，并輸出所述第一散射x射線的強度信息；

7、監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)，分別與所述x射線源和所述監(jiān)測探測器連接；所述監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)處理所述強度信息，得到關于所述x射線的強度監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述強度監(jiān)測數(shù)據(jù)對所述x射線源進行監(jiān)控。

8、一個實施例中，所述監(jiān)測探測器的數(shù)量設置為多個；多個所述監(jiān)測探測器繞所述第一狹縫的開口中心線，間隔布置于所述第一狹縫靠近所述x射線源的一側(cè)。

9、一個實施例中，所述第一狹縫包括多個縫片，多個所述縫片共同限定出所述第一狹縫的開口；多個所述監(jiān)測探測器與多個所述縫片一一對應，以使各所述監(jiān)測探測器能夠探測被對應所述縫片阻擋形成的所述第一散射x射線。

10、一個實施例中，所述監(jiān)測探測器探測所述第一散射x射線的光子數(shù)，并利用所述光子數(shù)確定所述強度信息；所述監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)處理所述強度信息，得到所述強度監(jiān)測數(shù)據(jù)。

11、一個實施例中，所述監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)將所述強度監(jiān)測數(shù)據(jù)與第一預設強度閾值進行比較，在所述強度監(jiān)測數(shù)據(jù)大于所述第一預設強度閾值的情況下，所述監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)確定所述x射線源的強度穩(wěn)定性異常。

12、一個實施例中，所述監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)還將所述強度監(jiān)測數(shù)據(jù)與第二預設強度閾值進行比較，所述第二預設強度閾值小于所述第一預設強度閾值；

13、在所述強度監(jiān)測數(shù)據(jù)大于所述第一預設強度閾值且小于所述第二預設強度閾值的情況下，所述監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行以下操作中的至少一項：輸出調(diào)節(jié)所述x射線源的輸出功率的指令信息、輸出調(diào)節(jié)所述x射線源所處環(huán)境的環(huán)境參數(shù)的指令信息、輸出調(diào)節(jié)所述x射線源的空間位置的指令信息；

14、在所述強度監(jiān)測數(shù)據(jù)大于或等于所述第二預設強度閾值的情況下，所述監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行以下操作中的至少一項：輸出暫停所述x射線源發(fā)射x射線的指令信息、輸出異常警報。

15、一個實施例中，還包括第一位移臺系統(tǒng)和/或環(huán)境控制系統(tǒng)；其中：

16、所述x射線源設置于所述第一位移臺系統(tǒng)；所述位移臺系統(tǒng)連接所述監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用以根據(jù)所述監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出的指令信息調(diào)節(jié)所述x射線源的空間位置；

17、所述環(huán)境控制系統(tǒng)用于監(jiān)測和調(diào)節(jié)所述x射線源所處環(huán)境的環(huán)境參數(shù)；所述環(huán)境控制系統(tǒng)連接所述監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以將監(jiān)測到的所述環(huán)境參數(shù)輸出至所述監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以及根據(jù)所述監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出的指令信息調(diào)節(jié)所述環(huán)境參數(shù)。

18、根據(jù)第二方面，一種實施例提供一種x射線散射量測設備的監(jiān)控方法，包括：

19、控制x射線源發(fā)射x射線；

20、通過監(jiān)測探測器探測被真空準直系統(tǒng)的第一狹縫阻擋形成的第一散射x射線，得到所述第一散射x射線的強度信息；

21、通過分別與所述x射線源和所述監(jiān)測探測器連接的監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)處理所述強度信息，得到關于所述x射線的強度監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述強度監(jiān)測數(shù)據(jù)對所述x射線源進行監(jiān)控。

22、一個實施例中，所述根據(jù)所述強度監(jiān)測數(shù)據(jù)對所述x射線源進行監(jiān)控，包括：

23、比較所述強度監(jiān)測數(shù)據(jù)與第一預設強度閾值，若所述強度監(jiān)測數(shù)據(jù)大于所述第一預設強度閾值，則確定所述x射線源的強度穩(wěn)定性異常。

24、一個實施例中，所述根據(jù)所述強度監(jiān)測數(shù)據(jù)對所述x射線源進行監(jiān)控，還包括：比較所述強度監(jiān)測數(shù)據(jù)與第二預設強度閾值，所述第二預設強度閾值大于所述第一預設強度閾值；

25、若所述強度監(jiān)測數(shù)據(jù)大于所述第一預設強度閾值且小于所述第二預設強度閾值，則進行以下步驟：

26、判斷所述x射線源的所處環(huán)境的環(huán)境參數(shù)是否偏離預設環(huán)境參考值；

27、若所述環(huán)境參數(shù)偏離所述預設環(huán)境參考值，則輸出調(diào)節(jié)所述環(huán)境參數(shù)的指令信息，以在所述環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)至所述預設環(huán)境參考值后，比較調(diào)節(jié)后所述環(huán)境參數(shù)后得到的強度監(jiān)測數(shù)據(jù)與所述第一預設強度閾值及所述第二預設強度閾值，生成異常監(jiān)測及調(diào)節(jié)報告；

28、若所述環(huán)境參數(shù)未偏離所述預設環(huán)境參考值，則判斷多個所述監(jiān)測探測器輸出的強度信息是否發(fā)生同步變化；

29、若多個所述監(jiān)測探測器得到的強度信息同步變化，則輸出調(diào)節(jié)所述x射線源的輸出功率的指令信息，直至調(diào)節(jié)所述x射線源的輸出功率后得到的強度監(jiān)測數(shù)據(jù)小于或等于所述第一預設強度閾值，生成異常監(jiān)測及調(diào)節(jié)報告；

30、若多個所述監(jiān)測探測器得到的強度信息未同步變化，則輸出調(diào)節(jié)所述x射線源的空間位置的指令信息，以在各所述監(jiān)測探測器得到的強度信息回歸至預設強度參考值后，比較調(diào)節(jié)所述x射線源位置后得到的強度監(jiān)測數(shù)據(jù)與所述第一預設強度閾值及所述第二預設強度閾值，生成異常監(jiān)測及調(diào)節(jié)報告；

31、若所述強度監(jiān)測數(shù)據(jù)大于或等于所述第二預設強度閾值，則進行以下步驟：輸出暫停所述x射線源發(fā)射x射線的指令信息，和/或輸出異常警報。

32、一個實施例中，所述通過監(jiān)測探測器探測被真空準直系統(tǒng)的第一狹縫阻擋形成的第一散射x射線，得到所述第一散射x射線的強度信息，包括：通過繞所述第一狹縫的開口中心線間隔布置的多個監(jiān)測探測器，探測對應的第一散射x射線的光子數(shù)；

33、其中，每個所述監(jiān)測探測器得到的所述強度信息均包括光子數(shù)。

34、根據(jù)第三方面，一種實施例提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述介質(zhì)上存儲有計算機程序，所述計算機程序能夠被處理器執(zhí)行以實現(xiàn)第一方面所述的監(jiān)控方法。

35、依據(jù)上述實施例的x射線散射量測設備，包括x射線源、監(jiān)測探測器、監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)和真空準直系統(tǒng)，真空準直系統(tǒng)包括第一狹縫；x射線源發(fā)射的x射線照射第一狹縫時，x射線中被第一狹縫阻擋的部分形成第一散射x射線；監(jiān)測探測器用于探測第一散射x射線并輸出強度信息；監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)處理強度信息得到x射線的強度監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)強度監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)控x射線源。由于第一散射x射線屬于被真空準直系統(tǒng)阻擋而無法參與量測的無用x射線，利用量測光路中無用的x射線作為監(jiān)測對象，無需中斷量測流程即可實時監(jiān)測x射線源；同時，根據(jù)實時監(jiān)測結(jié)果判斷x射線源的狀態(tài)，可自動識別引起異常量測結(jié)果的原因并采用應對措施，保證x射線源的強度穩(wěn)定性。