CN113624168B - 基于小角x射线散射技术的关键尺寸测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统，包括：散射信号采集单元、控制单元和关键尺寸测量获取单元；散射信号采集单元包括光源、样品和探测器，样品为纳米光栅或纳米场效应管等周期性纳米结构器件；控制单元包括控制终端和数据存储设备，数据存储设备设置为存储关于样品的小角散射数据，控制终端设置为控制探测器的数据采集和数据存储设备的存储；关键尺寸测量获取单元对小角散射数据进行分析处理，得到样品的关键尺寸。本发明还提供了相应的方法，本发明的系统包括散射信号采集单元、控制单元和关键尺寸测量获取单元，且涉及控制终端、形成了控制‑测量‑数据获取一整套系统，以自动化地测量关键尺寸。

Description

基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统及测量方法

技术领域

本发明涉及纳米光栅或纳米场效应管的关键尺寸测量技术，更具体地涉及基于小角X射线散射技术的纳米光栅或纳米场效应管等周期性纳米器件的关键尺寸测量系统及测量方法。

背景技术

随着集成电路的不断进步发展，7纳米技术节点的集成芯片已经量产， 5纳米甚至3纳米芯片也蓄势待发即将出样，无论纳米器件(0.1nm～100nm) 的结构还是其制造工艺过程，都为其精确的尺度测量的带来了挑战。纳米测量不仅是纳米器件表征的基础，也是纳米器件加工工艺控制和质量管理的“眼睛”。

纳米器件需要与其匹配的准纳米甚至接近原子尺度的高精度的测量方法。基于传统的光学和探针的测量平台的不确定度也不再能够满足这些先进纳米器件的测量需求。

X射线的波长是从0.001nm到10nm左右的范围，和纳米器件的尺寸以及其晶格尺寸是匹配和一致的。小角X射线散射(SAXS)反映物质内部电子密度的分布情况，可以检测从1nm到数百nm尺度范围内的物质的亚微观结构和形态结构。关键尺度小角X射线散射(Critical dimension small angle X-ray scattering,CD-SAXS)具有非接触、非破坏、统计平均的特点。

目前，美国KLA-Tencor公司的“用于高高宽比结构的X光散射测量计量”专利申请(申请号为CN201680070562.0)中涉及了使用透射小角度X光散射技术测量高高宽比结构的垂直制造装置，但该专利关于控制方面没有详细涉及。中国台湾积体电路制造股份有限公司的专利申请“X光散射测量的方法与流程”(申请号为CN201711320393.4)主要是涉及X光散射测量的半导体器件的测试键，未涉及测量系统以及控制单元和数据获取单元。因此，现有的测量方法均存在着无法实现一体化测量的弱点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统及测量方法，以自动化地测量关键尺寸。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统，包括：散射信号采集单元、控制单元和关键尺寸测量获取单元；所述散射信号采集单元包括入射X射线的光源、样品和探测器，样品为周期性纳米结构器件；所述控制单元包括一个控制终端和一个数据存储设备，所述数据存储设备设置为存储关于由探测器测量的样品的小角散射数据，控制终端设置为控制探测器的数据采集和数据存储设备的数据存储；关键尺寸测量获取单元设置为对样品的小角散射数据进行分析处理，得到样品的关键尺寸。

在所述散射信号采集单元中，样品的前方设有光通量测量单元和X射线开关；样品和探测器之间设有中心光束遮挡器，中心光束遮挡器上设有光电二极管。

所述样品的后方设有一真空管道；其中，探测器设于真空管道的后端封窗的后方且中心光束遮挡器设于真空管道的内部；中心光束遮挡器和探测器均设于真空管道的内部。

所述样品的前方设有第一狭缝和第二狭缝，第二狭缝比第一狭缝更靠近样品，第一狭缝与样品的最短距离为1米，第二狭缝与样品的最短距离为 3厘米。

所述样品安装于一五轴调节单元上，所述五轴样品台包括Y轴位移台、两轴倾角调节台、X轴位移台、旋转位置调节台和样品支架，样品固定于样品支架上，Y轴和X轴均垂直于入射X射线的入射方向，X轴为水平方向， Y轴为竖直方向。

所述控制终端还设置为控制光通量测量单元对入射X射线的光通量的探测、X射线开关的开启和关闭、五轴调节单元对样品的调节、光电二极管 81对样品后光通量进行探测。

所述入射X射线开关的控制器和探测器与同一个同步脉冲触发器连接，该同步脉冲触发器与控制终端连接，使得入射X射线开关的控制器的打开时刻和探测器的采集时刻由同一个同步脉冲触发器控制。

所述样品为纳米光栅或纳米场效应管。

另一方面，本发明提供一种基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量方法，包括：

S0：搭建上文所述的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统；

S1：利用探测器采集待测的样品的二维SAXS图样，以实现小角散射数据的测量；随后，通过转动样品来采集二维SAXS图样，进行小角散射数据的后续测量；

S2：对二维SAXS图样实施积分，以将其转化为强度随散射矢量坐标 q_xz变化的一维数据I(q_xz)，I为散射强度，q_xz为散射矢量坐标，q_xz＝4π/sinθ，θ是入射X射线和散射信号间的夹角的一半；将样品的转动角度ω与对应的一维数据关联，以将一维数据转换为二维数据形式的散射强度矩阵I(q_x,q_z)的实验值；

S3：由具有线宽、高度以及侧壁角的样品的几何形状来建立形状因子的模型；由节距并引入高斯-洛伦兹分布函数来建立样品的结构因子的模型；同时，初始化样品界面的线粗糙度；

S4：根据形状因子、结构因子和样品界面的线粗糙度，来确定二维数据形式的散射强度矩阵的模型；

S5：通过散射强度矩阵的模型对散射强度矩阵的实验值进行拟合，提取关键尺寸，所述关键尺寸包括节距、线宽、高度、侧壁角和线粗糙度。

在所述步骤S2中，二维数据(q_x,q_z)形式的散射强度矩阵的实验值为：

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为转动角度，θ是入射X射线和散射信号间的夹角的一半。

所述步骤S1利用控制单元来执行，所述步骤S2-步骤S5均利用关键尺寸测量获取单元来执行。

本发明的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统包括散射信号采集单元、控制单元和关键尺寸测量获取单元，并且涉及控制终端、形成了控制-测量-数据获取一整套系统，以自动化地测量关键尺寸，从而更加方便地获取关键尺寸。此外，其散射信号采集单元的各个部件与控制终端连接，以实现一体化控制。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统的原理示意图。

图2是散射信号采集单元的结构详图。

图3是图2中五轴样品调节单元的局部放大图。

图4是散射信号采集单元的结构详图。

图5是以光栅为例，关键尺寸参数定义的一个示意图。

图6是关键尺寸测量获取单元的处理流程图。

图7是采用本发明的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统所得到测量SiN衬底上光栅获得的实验数据和拟合结果。

具体实施方式

下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。

图1是根据本发明的一个实施例的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统的原理示意图，在本实施例中，所述系统基于上海光源小角散射线站建立，为国内首套纳米器件CD-SAXS(关键尺寸小角度X射线散射) 测量系统。如图1所示，所述基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统包括散射信号采集单元，所述散射信号采集单元设置为测量周期性纳米结构器件的关键尺寸的小角X射线散射信号。所述散射信号采集单元包括光源、样品2和探测器3，由此，来自光源的入射X射线1透射过待测的样品2后，所产生的散射信号4被后方的探测器3接收。在本实施例中，以波长为小于 0.177nm的可变波长的X射线为入射的光源，入射X射线1垂直入射到样品 2。样品2为纳米光栅或纳米场效应管等周期性纳米结构器件，纳米光栅的周期长度为1～300nm。探测器3为中能X射线探测器。

图2是如图1所示的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统的散射信号采集单元的结构示意图。如图2所示，所述散射信号采集单元包括沿入射X射线1的光路走向在同一光轴上依次设置的第一狭缝10、光通量测量单元5、X射线开关6、第二狭缝11、样品2、中心光束遮挡器8和探测器 3，且所述样品2安装于一五轴调节单元9上。光通量测量单元5设置为检测入射X射线1的光通量，其优选为电离室；光通量测量单元5所探测的样品前光通量和下文中的中心光束遮挡器8所带有的光电二极管81所探测的样品后光通量，共同实现散射强度的归一校正。X射线开关6设置为控制X射线的开关，由此，X射线开关6可以与探测器3同时触发来实现数据的采集。光通量测量单元5与X射线开关6两者的位置可以互换。第一狭缝10和第二狭缝11设于样品2的前方，设置为调节入射X射线1的光斑尺寸，第二狭缝11比第一狭缝10更靠近样品，因此第二狭缝11还设置为去除第一狭缝 10带来的刀口散射等光路杂散信号。第一狭缝10与样品2的最短距离为1 米，第二狭缝11与样品2的最短距离为3厘米。

样品2的后方设有一真空管道7，该真空管道7为真空小角散射相机管道，其设置为接收入射X射线1经过样品2后所产生的散射信号，以避免空气对散射信号的吸收。真空管道7的长度为1～5米，真空度为1-100Pa，以波长0.124nm的X射线为例，每米真空管道可有效减少空气对散射信号40％的吸收。真空管道7的前端(即靠近样品2的一端)具有前端封窗，其后端 (即靠近探测器3的一端)均具有后端封窗，真空管道7的前端封窗的直径约为20mm，由云母片或25μm以上的聚酰亚胺薄膜密封；真空管道7的后端封窗通常由150μm较厚的聚酰亚胺薄膜密封。在本实施例中，探测器3设于真空管道7的后端封窗的后方，而中心光束遮挡器8设于真空管道7的内部。然而在其他实施例中，中心光束遮挡器8和探测器3也可以均设于真空管道7的内部。

中心光束遮挡器8设置为遮挡入射X射线1经过样品2后的直通光，中心光束遮挡器8上设有光电二极管81，用于探测样品后光通量，从而与光通量测量单元5所探测的样品前光通量共同实现散射强度的归一校正。探测器3设置为接收和记录入射X射线1经过样品2后的产生的散射信号。由此，散射信号经过真空小角散射相机管道7，被探测器3接收和记录，其中直通光被中心光束遮挡器8阻挡，而透射过样品后的光通量由中心光束遮挡器8 上附有的光电二极管81探测。

如图3所示，五轴调节单元9设置为调节样品2的位置，以实现样品和入射X射线1的对准以及相关调节。五轴调节单元9包括自下而上依次排布的Y轴位移台16、两轴倾角调节台15、X轴位移台14、旋转位置调节台 12和样品支架13。其中，Z轴在入射X射线的入射方向上，Y轴和X轴均垂直于入射X射线的入射方向，X轴为水平方向，Y轴为竖直方向，X,Y,Z 均为实空间的坐标，从而通过Y轴位移台16实现了在Y轴方向上的平移，通过X轴位移台14实现了在X轴方向上的平移，通过两轴倾角调节台15 实现绕Z轴和绕X轴的旋转，通过旋转位置调节台12实现了绕Y轴的旋转，从而实现了五轴调节。

在本实施例中，样品2通过粘贴或镶嵌的方式固定于样品支架13上，样品支架13的底座通过螺丝固定于旋转位置调节台12的顶面上。五轴样品台的Y轴位移台16、X轴位移台14和两轴倾角调节台15、以及旋转位置调节台12均为高精度的样品调节台。

如图4所示，所述基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统还包括控制单元，所述控制单元包括一个控制终端17和一个数据存储设备21，数据存储设备21用于存储关于由散射信号采集单元的探测器3测量的样品2 的小角散射数据。其中，光通量测量单元5、光电二极管81均与对应的电流放大器连接，X射线开关6、五轴调节单元9均与对应的控制器相连，与X 射线开关6相连的控制器20为开关控制器，与五轴调节单元9相连的控制器 20为样品调节控制器。光通量测量单元5和光电二极管81各自的电流放大器、X射线开关6和五轴调节单元9各自的控制器、探测器3和数据存储设备21皆通过以太网18和一个交换机19连接，且交换机19通过以太网18 与控制终端17连接，从而使得光通量测量单元5、X射线开关6、五轴调节单元9、光电二极管81、探测器3和数据存储设备21均与控制终端17通信连接。

在本实施例中，入射X射线开关6的控制器20和探测器3与同一个同步脉冲触发器连接，该同步脉冲触发器通过以太网、所述交换机19来与控制终端17连接。因此，入射X射线开关6的控制器20的打开时刻和探测器 3的采集时刻由同一个同步脉冲触发器控制，来实现同步触发和探测，通过给同步脉冲触发器一个命令信号，继而可以输出晶体管－晶体管逻辑电平信号，使得X射线开关6开启的同时探测器3触发并开始数据的采集，可以实现亚秒级时间分辨。

所述控制终端17设置为对光通量测量单元5对入射X射线的光通量的探测、X射线开关6的开启和关闭(以调节曝光时间)、五轴调节单元9 对样品2的调节、光电二极管81对样品后光通量的探测、探测器3的触发和数据采集、数据存储设备21的数据存储均进行远程控制。

在本实施例中，由于第一狭缝10和第二狭缝11同样通过控制器20、交换机19和以太网18与所述控制终端17通信连接，因此控制终端17还设置为通过控制器20对第一狭缝10和第二狭缝11的狭缝位置和宽度进行远程控制。

所述基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统还包括关键尺寸测量获取单元，关键尺寸测量获取单元设置为对样品2的小角散射数据进行分析处理，得到样品2(即纳米光栅或纳米场效应管)的关键尺寸，所述关键尺寸包括节距L、线宽w、高度h、侧壁角α和线粗糙度σ_DWF，这些关键尺寸的具体定义如图5所示。

基于上文所述的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统，所实现的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量方法，包括：

步骤S0：搭建上文所述的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统；

步骤S1：利用探测器3采集待测的样品2的二维SAXS图样，以实现小角散射数据的测量；随后，对于样品2在z轴方向上的结构信息，通过转动样品2来采集二维SAXS图样，进行小角散射数据的测量；其中，所述样品的转动为绕y轴(即绕竖直方向)的转动，样品2的转动角度ω的范围一般小于-50°～50°。

在本实施例中，通过使入射X射线开关6的控制器的打开时刻和探测器3的采集时刻由同一个同步脉冲触发器控制，以在将X射线开关6开启而对待测的样品2进行曝光的同时使探测器3采集二维SAXS(小角X射线散射)图样，以实现小角散射数据的测量；

所述步骤S1利用控制单元来执行，具体利用控制单元的控制终端17 来执行。

在所述步骤S1之前，还包括：利用标准样品来进行小角散射数据的测量，以确定光斑中心、样品2到探测器3的距离；其中，所述标准样品为干燥后的鸡筋或山嵛酸银等。

其中，光斑中心是通过选取某一个散射圆环(或中心对称圆弧)上对称散射信号的中心点来确定的；样品2到探测器3的距离SDD通过上述的标准样品的特征周期长度d_特征周期(干燥后的鸡筋：64nm；山嵛酸银:5.8376nm) 来确定，SDD＝ΔL×d_特征周期/λ,其中ΔL是标准样品任意两个散射环(或弧) 间的距离，λ是入射X射线的波长。

步骤S2：如图6所示，对二维SAXS图样实施积分，以将其转化为强度随散射矢量坐标q_xz变化的一维数据I(q_xz)，其中，I为散射强度，q_xz为散射矢量坐标，q_xz＝4π/sinθ，θ是如图1和图2所示的入射X射线和散射信号间的夹角的一半；随后将样品2的转动角度ω与对应的一维数据I(q_xz)关联，以将一维数据转换为二维数据(q_x,q_z)形式的散射强度矩阵I(q_x,q_z)的实验值；

其中，X,Y,Z均为实空间的坐标，对应的q_y、q_xz均是倒空间的坐标。例如样品2是纳米光栅，Z轴方向在这里是纳米光栅的高度h方向(如图5 所示)。如果入射X射线和样品2平行，也就是ω＝0，那么探测器3上探测到的随散射矢量坐标q_xz变化的信息对应于纳米光栅的X轴方向的周期信息；当连续转动样品2，入射X射线和纳米光栅不平行时ω≠0，则可探测到纳米光栅的Z轴方向的信息，所以散射矢量坐标是q_xz，其对应于纳米光栅的X 轴和Z轴方向的信息。

二维数据形式的散射强度矩阵I(q_x,q_z)的实验值为：

I(q_x,q_z)＝I(q_xz)，

其中，二维矢量坐标q_x、q_z分别为：q_x＝con(ω-θ)×q_xz,q_z＝sin(ω-θ)×q_xz。

由此，沿着q_x方向，节距L由I(q_x)中散射峰的间距获得(L＝2π/Δq_x)；而沿着q_z方向，高度h也可以通过I(q_z)中的散射峰的间距获得(h＝2π/Δq_z)。

步骤S3：由具有线宽w、高度h以及侧壁角α的样品2的几何形状来建立形状因子F(q_x,q_z)的模型；由节距L并引入高斯-洛伦兹分布函数来建立样品2的结构因子S(q)_GL(即空间上的周期结构特性)的模型；同时，初始化样品界面的线粗糙度σ_DWF；

其中，侧壁角α的几何形状一般为梯形。

形状因子F(q_x,q_z)的具体的模型如下：

F(q_x,q_z)＝F(I)+F(II),

F(I)＝{exp(-iq_xw/2)[exp(-iq_x(q_z-q_xtanα)h)-1]}/q_x(tanαq_x-q_z)，

F(II)＝{exp(-iq_xw/2)[exp(-iq_x(q_z+q_xtanα)h)-1]}/q_x(tanαq_x+q_z)，

其中，w为线宽，h为高度，α为侧壁角，q_x、q_z分别为二维矢量坐标。

仅仅由节距L得到的结构因子S(q_x)的具体模型如下：

其中，q_x为x轴方向上的二维矢量坐标，L为节距。

因为节距L实际上是一个平均的节距，因此导致探测得到散射峰的强度具有一定强度分布，散射峰的半峰宽可以由高斯-洛伦兹分布的引入来描述。 S(q_x)在引入高斯-洛伦兹分布函数后记为最终建立的结构因子S(q)_GL的模型。

在本实施例中，基于干涉峰相对强度衰减来评估粗糙度的大小，由德拜-沃勒函数对样品2的界面的线粗糙度σ_DWF进行计算；

德拜-沃勒函数的具体的因子如下：

exp(-iq_x ²σ_DWF ²)，

其中σ_DWF就是线粗糙度。

步骤S4：根据形状因子F(q_x,q_z)、结构因子S(q)_GL和样品界面的线粗糙度σ_DWF，来确定二维数据形式的散射强度矩阵的模型。

二维数据形式的散射强度矩阵的模型如下：

其中，N是光栅等样品单位面积内的数量，Δρ_e是样品和散射背景的电子密度差，bk为背景散射强度。

步骤S5：通过散射强度矩阵的模型对散射强度矩阵的实验值进行拟合，具体基于卡方函数进行拟合收敛，提取关键尺寸(关键尺寸包括节距L、线宽w、高度h、侧壁角α和线粗糙度σ_DWF)。

其中，所述步骤S2-步骤S5如图6所示，均利用关键尺寸测量获取单元来执行。在本实施例中，关键尺寸测量获取单元具有基于Python编写的拟合程序，通过执行所述拟合程序来执行步骤S2-S5。由此，关键尺寸测量获取单元基于Python语言编程，具有开源开发的特点。

实验结果

图7是采用本发明的测量SiN衬底上光栅获得的实验数据和拟合结果。拟合得到周期长是150.2nm，线宽是75.1nm，高度是59.8nm，侧壁角是0.5°，线粗糙度是0.3nm。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。例如，所述散射信号采集单元中改变样品调节台不同调节轴的顺序；所述关键尺寸测量获取单元中改变形状因子和结构因子计算顺序等。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (9)

1.一种基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量方法，其特征在于，包括：

步骤S0：搭建一种基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量系统，其包括：散射信号采集单元、控制单元和关键尺寸测量获取单元；所述散射信号采集单元包括入射X射线的光源、样品（2）和探测器（3），样品（2）为周期性纳米结构器件；所述控制单元包括一个控制终端（17）和一个数据存储设备（21），所述数据存储设备（21）设置为存储关于由探测器（3）测量的样品（2）的小角散射数据，控制终端（17）设置为控制探测器（3）的数据采集和数据存储设备（21）的数据存储；关键尺寸测量获取单元设置为对样品（2）的小角散射数据进行分析处理，得到样品（2）的关键尺寸；

步骤S1：利用探测器（3）采集待测的样品（2）的二维SAXS图样，以实现小角散射数据的测量；随后，通过转动样品（2）来采集二维SAXS图样，进行小角散射数据的测量；

步骤S2：对二维SAXS图样实施积分，以将其转化为强度随散射矢量坐标q _xz变化的一维数据I (q _xz)，I为散射强度，q _xz为散射矢量坐标，q _xz=4π/sinθ，θ是入射X射线和散射信号间的夹角的一半；将样品（2）的转动角度ω与对应的一维数据关联，以将一维数据转换为二维数据形式的散射强度矩阵I(q _x,q _z)的实验值；

步骤S3：由具有线宽、高度以及侧壁角的样品的几何形状来建立形状因子的模型；由节距并引入高斯-洛伦兹分布函数来建立样品的结构因子的模型；同时，初始化样品界面的线粗糙度；

步骤S4：根据形状因子、结构因子和样品界面的线粗糙度，来确定二维数据形式的散射强度矩阵的模型；

步骤S5：通过散射强度矩阵的模型对散射强度矩阵的实验值进行拟合，提取关键尺寸，所述关键尺寸包括节距、线宽、高度、侧壁角和线粗糙度。

2.根据权利要求1所述的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量方法，其特征在于，在所述步骤S2中，二维数据(q _x,q _z)形式的散射强度矩阵的实验值为：

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为转动角度，θ是入射X射线和散射信号间的夹角的一半。

3.根据权利要求1所述的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量方法，其特征在于，所述步骤S1利用控制单元来执行，所述步骤S2-步骤S5均利用关键尺寸测量获取单元来执行。

4.根据权利要求1所述的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量方法，其特征在于，在所述散射信号采集单元中，样品（2）的前方设有光通量测量单元（5）和X射线开关（6）；样品（2）和探测器（3）之间设有中心光束遮挡器（8），中心光束遮挡器（8）上设有光电二极管（81）。

5.根据权利要求4所述的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量方法，其特征在于，所述样品（2）的后方设有一真空管道（7）；

其中，探测器（3）设于真空管道（7）的后端封窗的后方且中心光束遮挡器（8）设于真空管道（7）的内部；或者中心光束遮挡器（8）和探测器（3）均设于真空管道（7）的内部。

6.根据权利要求4所述的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量方法，其特征在于，所述样品（2）的前方设有第一狭缝（10）和第二狭缝（11），第二狭缝（11）比第一狭缝（10）更靠近样品，第一狭缝（10）与样品（2）的最短距离为1米，第二狭缝（11）与样品（2）的最短距离为3厘米。

7.根据权利要求4所述的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量方法，其特征在于，所述样品安装于一五轴调节单元（9）上，所述五轴调节单元（9）包括Y轴位移台（16）、两轴倾角调节台（15）、X轴位移台（14）、旋转位置调节台（12）和样品支架（13），样品（2）固定于样品支架（13）上，Y轴和X轴均垂直于入射X射线的入射方向，X轴为水平方向，Y轴为竖直方向。

8.根据权利要求7所述的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量方法，其特征在于，所述控制终端（17）还设置为对光通量测量单元（5）对入射X射线的光通量的探测、X射线开关（6）的开启和关闭、五轴调节单元（9）对样品（2）的调节、光电二极管（81）对样品后光通量的探测和探测器（3）的触发均进行控制；所述入射X射线开关（6）的控制器和探测器（3）与同一个同步脉冲触发器连接，该同步脉冲触发器与控制终端（17）连接，使得入射X射线开关（6）的控制器的打开时刻和探测器（3）的采集时刻由同一个同步脉冲触发器控制。

9.根据权利要求1所述的基于小角X射线散射技术的关键尺寸测量方法，其特征在于，所述样品（2）为纳米光栅或纳米场效应晶体管。