[发明专利]一种基于X射线多层膜波带片的修正方法及系统有效

专利信息
申请号: 202010810946.X 申请日: 2020-08-13
公开(公告)号: CN111856637B 公开(公告)日: 2022-01-11
发明(设计)人: 陈溢祺;朱忆雪;张秀霞;金宇;朱东风;朱运平 申请(专利权)人: 苏州宏策光电科技有限公司
主分类号: G02B5/18 分类号: G02B5/18;G21K1/06;G01N23/2251
代理公司: 北京高沃律师事务所 11569 代理人: 张梦泽
地址: 215400 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 射线 多层 波带片 修正 方法 系统
【说明书】:

发明涉及一种基于X射线多层膜波带片的修正方法及系统,方法包括:在多层膜波带片的上端和下端各镀制N层周期膜;对镀制的N层周期膜进行掠入射X射线反射测试,确定两端镀制的N层周期膜的周期厚度;利用电子显微镜对多层膜波带片以及两端镀制的N层周期膜进行拍摄,获得拍摄图像;读取拍摄图像中每层膜波带片的厚度以及两端镀制的N层周期膜的厚度;根据周期厚度和拍摄图像中的周期膜厚度对拍摄图像中每层膜波带片的厚度进行修正。本发明在多层膜波带片上下两端增加了周期膜,修正了电子显微镜图像拍摄时引入的误差,提高了电子显微镜定位与厚度表征的精确度。

技术领域

本发明涉及多层膜波带片技术领域,特别是涉及一种基于X射线多层膜波带片的修正方法及系统。

背景技术

X射线波段覆盖了大部分元素的共振线,且波长短、穿透性强,可以实现无损伤测量。因此X射线显微是生物、医学、材料、物理与化学等研究领域重要的研究工具。X射线显微成像系统的分辨率由聚焦元件可获得的焦斑大小所决定,因此研制出高质量的纳米聚焦光学元件是实现高分辨率X射线显微技术的前提条件。X射线多层膜波带片是目前会聚X射线理想的新型光学元件。该方法在2004年提出,是基于X射线劳厄透镜的物理思想。首先采用溅射技术沉积几千层纳米膜层,然后对膜层横截面进行切片减薄,制备出微米深度的波带片。X射线多层膜波带片制备工艺要求极其精密,是当前微纳加工技术的极限挑战。

对于多层膜波带片研究,当前国际上主要面临应力难题,纳米膜层的精确定位难题以及分辨率提高的瓶颈难题。为解决这些多层膜波带片的难题,需要使用高分辨率电子显微镜(Scanning Electronic Microscopy,SEM)来对纳米膜层进行观测与标记。目前世界各国主要研究小组采用电子显微镜辅助已取得非常好的研究成果。然而使用SEM拍摄时,由于入射电子与样品表面的角度变化以及机械振动等因素会引起误差,对于有上千个膜层的多层膜波带片,误差的累积会导致膜层定位与厚度表征的失真。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于X射线多层膜波带片的修正方法及系统,以修正电子显微镜图像拍摄时引入的误差,提高电子显微镜定位与厚度表征的精确度。

为实现上述目的,本发明提供了如下方案:

一种基于X射线多层膜波带片的修正方法,包括:

在多层膜波带片的上端和下端各镀制N层周期膜;N为大于2的正整数;

对镀制的N层周期膜进行掠入射X射线反射测试,确定两端镀制的N层周期膜的周期厚度,为第一上端厚度和第一下端厚度;

利用电子显微镜对所述多层膜波带片以及两端镀制的N层周期膜进行拍摄,获得拍摄图像;

读取所述拍摄图像中每层膜波带片的厚度以及两端镀制的N层周期膜的厚度;读取的两端镀制的N层周期膜的厚度包括第二上端厚度和第二下端厚度;

根据所述第一上端厚度、所述第一下端厚度、所述第二上端厚度和所述第二下端厚度对所述拍摄图像中每层膜波带片的厚度进行修正。

优选地,所述X射线反射测试中的X射线光源为Cu-Kα线,波长为0.154nm,测试模式为θ-2θ联动扫描模式。

优选地,所述确定两端镀制的N层周期膜的周期厚度,具体为:根据布拉格公式确定两端镀制的N层周期膜的周期厚度。

优选地,所述布拉格公式如下:

其中D为待测端的N层周期膜的周期厚度,θr为第r次布拉格峰对应的掠入射角,q为衍射级次,λ为X射线的波长,δ为多层膜的平均折射小量。

优选地,所述根据所述第一上端厚度、所述第一下端厚度、所述第二上端厚度和所述第二下端厚度对所述拍摄图像中每层膜波带片的厚度进行修正,具体为:

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