CN116908234A - 多层样品结构的数据分析方法、***及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料检测及分析技术领域，特别涉及一种多层样品结构的数据分析方法、***及介质，通过获取各层待测材料层所对应的元素的谱峰数据，再针对任一待测材料层，根据谱峰数据中的各元素的变化趋势，获得各元素在各时间点所对应的实时含量，然后对满足对称要求的所有双峰谱图进行拟合处理，形成谱峰时间变化曲线图，并将各当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段，根据当前曲线段，输出多层样品结构的结构层信息的方式对获取得到的谱峰数据进行处理，使得多层样品结构的各待测材料层的谱峰时间变化曲线图中仅存在对应的当前曲线段，避免了各待测材料层的谱峰时间变化曲线图之间的相互影响。
Description
技术领域
本发明涉及材料检测及分析技术领域，特别涉及一种多层样品结构的数据分析方法、***及介质。
背景技术
XPS, 全称为X-ray Photoelectron Spectroscopy（X射线光电子能谱）, 早期也被称为ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)，是一种使用电子谱仪测量X-射线光子辐照时样品表面所发射出的光电子和俄歇电子能量分布的方法。
相关技术中，当面内或者深度成分分布不均匀、且含有金属元素样品的多层复杂数据进行分峰拟合处理时，会出现以下难题：
1）出现或/及消失元素对应谱峰的定性确认和定量处理；
2）同一区域内出现多种元素谱峰，多层数据的谱峰识别和定量确认；
3）大部分金属元素本身谱峰呈现不对称峰形且伴有卫星峰，无法通过采用单组双峰获得很好的拟合效果；
4）数据需要手动逐层分析。
金属元素对应XPS数据处理较为复杂：对称性谱峰如Au等可以采用常规双峰进行拟合；当样品含有如Ni、Fe、Ti、Co、Ce等不对称谱峰时，采用单组双峰获得的拟合效果则较差，且当样品有面内或者深度范围内不均匀（甚至元素的出现或者消失）及元素谱峰重叠时，需要分析人员对每个数据进行逐层分峰拟合，导致了极大的数据处理困难和不便，且数据分析结果可信度不高。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种多层样品结构的数据分析方法、***及介质，旨在解决相关技术中存在的当样品含有如Ni、Fe、Ti、Co、Ce等不对称谱峰时，采用单组双峰获得的拟合效果则较差，且当样品有面内或者深度范围内不均匀（甚至元素的出现或者消失）及元素谱峰重叠时，需要分析人员对每个数据进行逐层分峰拟合，导致了极大的数据处理困难和不便，且数据分析结果可信度不高的技术问题。
为实现上述目的，第一方面，本发明提出的多层样品结构的数据分析方法，所述多层样品结构包括自上而下依次层叠设置的多层待测材料层，各层所述待测材料层均包括至少一种元素；
所述多层样品结构的数据分析方法包括如下步骤：
获取各层所述待测材料层所对应的元素的谱峰数据；其中，所述谱峰数据中记录有各层所述待测材料层所对应的元素的双峰谱图；
针对任一所述待测材料层，根据所述谱峰数据中的各元素的变化趋势，获得各元素在各时间点所对应的实时含量；
对满足对称要求的所有所述双峰谱图进行拟合处理，形成谱峰时间变化曲线图；其中，所述谱峰时间变化曲线图包括各所述元素所对应的当前拟合谱峰曲线，所述当前拟合谱峰曲线中的各点由所述元素在各时刻对应的所述实时含量得到，且所述当前拟合谱峰曲线包括与所述元素的实际刻蚀时间段相对应的目标曲线段；
将各所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段；
根据所述当前曲线段，输出所述多层样品结构的结构层信息。
可选地，所述将各所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段的步骤，包括：
从所述多层样品结构中筛选出一层所述待测材料层作为指定层；
将所述指定层所对应的所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段；
将所述多层样品结构中剩余的所述待测材料层依次作为所述指定层，并重复执行所述将所述指定层所对应的所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0的步骤，直至将所有所述待测材料层作为所述指定层，得到多个所述当前曲线段。
可选地，在所述将所述指定层所对应的所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段的步骤中，
当所述指定层中包括至少两种元素时，则依次将所述指定层中的所有所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0，以形成与所有所述当前拟合谱峰曲线所对应的所述当前曲线段。
可选地，所述将所述多层样品结构中剩余的所述待测材料层依次作为所述指定层，并重复执行所述将所述指定层所对应的所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0的步骤，直至将所有所述待测材料层作为所述指定层，得到多个所述当前曲线段的步骤，包括：
将与所述指定层相邻的一层所述待测材料层作为所述指定层，并重复执行所述将所述指定层所对应的所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0的步骤；
继续重复执行所述将与所述指定层相邻的一层所述待测材料层作为所述指定层，并重复执行将所述指定层所对应的所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0的步骤，直至将所有所述待测材料层作为所述指定层，得到多个所述当前曲线段。
可选地，在所述对满足对称要求的所有所述双峰谱图进行拟合处理，形成谱峰时间变化曲线图的步骤之前，还包括：
依次判断所有所述双峰谱图是否满足所述对称要求；
所述对满足对称要求的所有所述双峰谱图进行拟合处理，以形成谱峰时间变化曲线图的步骤，包括：
当所有所述双峰谱图均满足所述对称要求时，则执行所述对满足对称要求的所有所述双峰谱图进行拟合处理，以形成谱峰时间变化曲线图的步骤。
可选地，在所述当所有所述双峰谱图均满足所述对称要求时，则执行所述对满足对称要求的所有所述双峰谱图进行拟合处理，以形成谱峰时间变化曲线图的步骤之前，还包括：
当所有所述双峰谱图中的至少一个所述双峰谱图不满足所述对称要求时，则依次往不满足所述对称要求的所述双峰谱图中添加一参考谱峰，并对不满足所述对称要求的所述双峰谱图进行拟合处理，直至所有所述双峰谱图均满足所述对称要求。
可选地，在所述将各所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段的步骤之后，还包括：
判断所述将各所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段的步骤是否满足预设要求；
当所有所述目标曲线段中的至少一条不满足所述预设要求时，则确定出不满足预设要求的所有所述当前曲线段，并将所述当前曲线段作为待处理曲线段；
输出所有所述待处理曲线段，并使业务人员对所述待处理曲线段进行还原，直至所有所述当前曲线段均满足所述预设要求。
可选地，所述输出所有所述待处理曲线段，并使业务人员对所述待处理曲线段进行还原，直至所有所述当前曲线段均满足所述预设要求的步骤，包括：
输出所有所述待处理曲线段；
将其中一条所述待处理曲线段作为当前待还原曲线段；其中，所述当前待还原曲线段包括所述目标曲线段、两段第一待还原曲线段以及两段第二待还原曲线段，两段所述第一待还原曲线段分设于所述目标曲线段的两端，各所述第一待还原曲线段远离所述目标曲线段的一端连接一所述第二待还原曲线段；
使所述业务人员对两段所述第一待还原曲线段进行还原，得到第一还原曲线段；
判断所述第一还原曲线段是否满足所述预设要求；
当所述第一还原曲线段不满足所述预设要求时，则使所述业务人员对所述第一还原曲线段中的两段所述第二待还原曲线段进行还原，直至所有所述当前曲线段均满足所述预设要求。
基于相同的技术构思，第二方面，本发明提出一种多层样品结构的数据分析***，包括：
刻蚀设备，所述刻蚀设备用于刻蚀所述多层样品结构；
数据采集设备，所述数据采集设备用于采集所述多层样品结构的所述谱峰数据；以及，
数据分析设备，所述刻蚀设备以及所述数据采集设备均与所述数据分析设备通讯连接，所述数据分析设备用于执行第一方面所述的多层样品结构的数据分析方法。
基于相同的技术构思，第三方面，本发明提出一种计算机存储介质，所述存储介质上存储有多层样品结构的数据分析程序，所述多层样品结构的数据分析程序被处理器执行时实现第一方面所述的多层样品结构的数据分析方法的步骤。
本发明技术方案通过获取各层待测材料层所对应的元素的谱峰数据，再针对任一待测材料层，根据谱峰数据中的各元素的变化趋势，获得各元素在各时间点所对应的实时含量，然后对满足对称要求的所有双峰谱图进行拟合处理，形成谱峰时间变化曲线图，并将各当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段，最后根据当前曲线段，输出多层样品结构的结构层信息的方式对获取得到的谱峰数据进行处理，使得多层样品结构的各待测材料层的谱峰时间变化曲线图中仅存在对应的当前曲线段，避免了各待测材料层的谱峰时间变化曲线图之间的相互影响，进而也就是使得本发明能够解决现有技术中存在的当样品含有如Ni、Fe、Ti、Co、Ce等不对称谱峰时，采用单组双峰获得的拟合效果则较差，且当样品有面内或者深度范围内不均匀（甚至元素的出现或者消失）及元素谱峰重叠时，需要分析人员对每个数据进行逐层分峰拟合，导致了极大的数据处理困难和不便，且数据分析结果可信度不高的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例多层样品结构的数据分析方法的流程图；
图2为图1示例的步骤S400的流程图；
图3为图2示例的步骤S430的流程图；
图4为图1示例的步骤S300的流程图；
图5为图4示例的步骤S320的流程图；
图6为图5示例的步骤S323的流程图；
图7为本发明示例的一些具体实施例的流程图；
图8为本发明示例的多层样品结构中的刻蚀时刻为0s时的各元素的数据示意图；
图9本发明示例的多层样品结构中的刻蚀时刻为310s时的各元素的数据示意图；
图10发明示例的多层样品结构中的刻蚀时刻为970s时的各元素的数据示意图；
图11发明示例的多层样品结构中的刻蚀时刻为1390s时的各元素的数据示意图；
图12为本发明示例的多层样品结构中的各元素原始状态的相对含量随刻蚀时间变化的示意图；
图13为本发明示例的不同刻蚀时刻的各元素的窄扫谱图；
图14(a)为本发明示例的刻蚀时刻0s的Au元素的窄扫谱图；图14（b）为本发明示例的刻蚀时刻1390s的Au元素的窄扫谱图；
图15为本发明示例的按照深度方向采集的不同刻蚀时刻下Au元素的窄扫谱图；
图16为本发明示例的刻蚀时刻为310s对应的Ni元素窄扫谱图；
图17为本发明示例的多层样品结构的表面对应的Au元素的窄扫谱图；
图18为本发明示例的不满足对称要求的不同刻蚀时刻的Au元素的窄扫谱图；
图19为本发明示例的多层样品结构的当前曲线段的曲线图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各机构之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
下面结合一些具体实施方式进一步阐述本发明的发明构思。
本发明提出一种多层样品结构的数据分析方法。
如图1至图19所示，提出本发明多层样品结构的数据分析方法的一实施例。
本实施例中，请参阅图1-图19，该型多层样品结构的数据分析方法，多层样品结构包括自上而下依次层叠设置的多层待测材料层，各层待测材料层均包括至少一种元素；
多层样品结构的数据分析方法包括如下步骤：
S100、获取各层待测材料层所对应的元素的谱峰数据；其中，谱峰数据中记录有各层待测材料层所对应的元素的双峰谱图；
在本实施例中，获取层待测材料层所对应的元素的谱峰数据时，应当对多层样品结构进行逐层刻蚀，在刻蚀过程中，同步使用XPS仪器逐层采集该多层样品结构的各层的元素所对应的双峰谱图。
在采集过程中，在使用XPS进行数据采集时，当采集谱峰数据中存在不对称的双峰谱图时，也应当进行持续的采集。
需要特别和明确说明的是，在本实施例中，进行双峰谱图为二维状态的曲线谱图，该双峰谱图的横坐标的单位为刻蚀时刻，也即是，横坐标的单位为s，纵坐标的单位为对应元素的实时含量。
S200、针对任一待测材料层，根据谱峰数据中的各元素的变化趋势，获得各元素在各时间点所对应的实时含量；
在本实施例中，完成对多层样品结构的刻蚀以及XPS数据采集并得到对应的谱峰数据之后，便观测该谱峰数据，然后针对任一待测材料层，根据谱峰数据中的各元素的变化趋势，获得各元素在各时间点所对应的实时含量，根据获得的实时含量，即可得到各待测材料层的大致的起止位置，进而以便于后续处理。
需要进一步明确的是，根据结合能与信号强度的曲线关系得到刻蚀时间与对应元素的百分含量之间的曲线关系为现有技术，本实施例中并未对其进行改进或者设计，故而此处不再一一赘述，不过在本实施例中可以说明的是，有结合能与信号强度之间的曲线关系得到刻蚀时间与对应元素的百分含量之间的曲线关系的具体过程可参阅“材料科学与工程学报，第40卷第1期的文章编号为1673一2812(2022)01-0046-06的《XPS 结合氟离子射剖析 Si/C 多层膜的化学状态》”中记载的方式实现。
需要特别和明确说明的是，在本实施例中，再将各当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0的目的在于，通过这一设置方式，能够避免各当前拟合谱峰曲线中除目标曲线之外的曲线段对对应的当前拟合谱峰曲线以及其他当前拟合谱峰曲线的影响，进而也就解决了现有技术中存在的目标曲线段之外的曲线所记载的实时含量对目标曲线造成的影响。
S300、对满足对称要求的所有双峰谱图进行拟合处理，形成谱峰时间变化曲线图；其中，谱峰时间变化曲线图包括各元素所对应的当前拟合谱峰曲线，当前拟合谱峰曲线中的各点由元素在各时刻对应的实时含量得到，且当前拟合谱峰曲线包括与元素的实际刻蚀时间段相对应的目标曲线段；
在本实施例中，在对满足对称要求的双峰谱图进行拟合处理时，主要采用高斯/洛伦兹比取消限定进行自由拟合，完成自由拟合之后，即可得到对应的谱峰时间变化曲线图，接下来在根据该谱峰时间变化曲线图得到对应的待测材料层中的各元素的信号强度与该对应元素的能量轴之间的关系。
需要特别和明确说明的是，在本实施例中，当对多层样品结构中的各待测材料层进行逐层刻蚀时，各待测材料层在中所对应的元素会随着刻蚀时刻的增加而呈现出不同的实时含量，并且的，在多个实时含量中存在该元素由一特定含量值开始呈现递增变化，并且在递增一段刻蚀时长之后，该元素的含量达到最高含量值并在最高含量值趋于稳定，再经过一段刻蚀时长之后，该元素的含量值由最高含量开始呈现递减并在再经过一段刻蚀时长之后达到含量最小值。在具体实施时，将待测材料层中的元素由特定含量值开始递增时的起始刻蚀时刻值含量有最高含量开始呈现递减并达到含量最小值时的截止刻蚀时刻之间的实时含量曲线作为当前曲线段。
可以进一步示例的是，在本实施例中，以多层样品结构按照自上而下的顺序为Au、Al、Ni、Ti的结构为例进行说明，示例性的假设Au的实际刻蚀时间段为0s-110s，那么Au元素所对应的目标曲线段即为0s-110s的曲线段，架设Al元素的出现位置是从100s开始至250s截止，那么Al元素所对应的目标曲线段即为100s-250s的曲线段，如果Ni元素的出现位置是从220s至390s截止，那么Ni元素所对应的目标曲线段即为220s-390s的曲线段，假设Ti元素的出现位置从350s开始至800s截止，那么Ti元素所对应的目标曲线段即为350s-800s的曲线段。
S400、将各当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段；
在本实施例中，具体实施时，首先根据步骤S200的过程确定得到各待测材料层中的对应元素的含量，确定该元素曲线段位于哪个时间段，然后将该时间段内的曲线段作为目标曲线段，并且将与该时间段相邻的曲线段作为第一曲线段。
需要特别和明确说明的是，在本实施例中，在获得当前拟合谱峰曲线的过程是对对应元素的结合能与信号强度之间的曲线关系进行相应操作之后，再得到对应的当前拟合谱峰曲线，示例的当前拟合谱峰曲线。
S500、根据当前曲线段，输出多层样品结构的结构层信息。
在本实施例中，通过获取各层待测材料层所对应的元素的谱峰数据，再针对任一待测材料层，根据谱峰数据中的各元素的变化趋势，获得各元素在各时间点所对应的实时含量，然后对满足对称要求的所有双峰谱图进行拟合处理，形成谱峰时间变化曲线图，并将各当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段，最后根据当前曲线段，输出多层样品结构的结构层信息的方式对获取得到的谱峰数据进行处理，使得多层样品结构的各待测材料层的谱峰时间变化曲线图中仅存在对应的当前曲线段，避免了各待测材料层的谱峰时间变化曲线图之间的相互影响，进而也就是使得本发明能够解决现有技术中存在的当样品含有如Ni、Fe、Ti、Co、Ce等不对称谱峰时，采用单组双峰获得的拟合效果则较差，且当样品有面内或者深度范围内不均匀（甚至元素的出现或者消失）及元素谱峰重叠时，需要分析人员对每个数据进行逐层分峰拟合，导致了极大的数据处理困难和不便，且数据分析结果可信度不高的技术问题。
在一些具体实施例中，将各当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段的步骤，包括：
S410、从多层样品结构中筛选出一层待测材料层作为指定层；
在本实施例中，从多层样品结构中筛选出一层待测材料层作为指定层时，可以将多层样品结构中的第一层待测层作为指定层，也可以将其他层作为指定层。
S420、将指定层所对应的当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段；
在本实施例中，在将指定层所对应的当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段时，可以先确定该指定层所对应的当前拟合谱峰曲线中的目标曲线所在的位置，也即是，确定该指定层中的元素组成，确定该指定层的元素组成的方式可以为通过观测该拟合谱峰曲线，以获取该当前拟合谱峰曲线中的实时含量的变化区域，可以进一步示例的，一条当前拟合谱峰曲线中记载的数据信息对应于Au元素，Au元素位于多层样品结构的顶层，在对该Au元素进行数据采集时，应当注意Au元素是仅位于多层样品结构的顶层，若采集数据的过程中，Au的数据信息出现在了其刻蚀时段，则说明该对应刻蚀时段的数据不是Au元素。
S430、将多层样品结构中剩余的待测材料层依次作为指定层，并重复执行将指定层所对应的当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0的步骤，直至将所有待测材料层作为指定层，得到多个当前曲线段。
在本实施例中，采用逐层处理的方式，使得本发明在使用时能够对多层样品结构中的每一层待测材料层进行处理。
在一些具体实施例中，在将指定层所对应的当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段的步骤中，
当指定层中包括至少两种元素时，则依次将指定层中的所有当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0，以形成与所有当前拟合谱峰曲线所对应的当前曲线段。
在一些具体实施例中，将多层样品结构中剩余的待测材料层依次作为指定层，并重复执行将指定层所对应的当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0的步骤，直至将所有待测材料层作为指定层，得到多个当前曲线段的步骤，包括：
S431、将与指定层相邻的一层待测材料层作为指定层，并重复执行将指定层所对应的当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0的步骤；
S432、继续重复执行将与指定层相邻的一层待测材料层作为指定层，并重复执行将指定层所对应的当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0的步骤，直至将所有待测材料层作为指定层，得到多个当前曲线段。
在一些具体实施例中，在对满足对称要求的所有双峰谱图进行拟合处理，形成谱峰时间变化曲线图的步骤之前，还包括：
S600、依次判断所有双峰谱图是否满足对称要求；
对满足对称要求的所有双峰谱图进行拟合处理，以形成谱峰时间变化曲线图的步骤，包括：
S310、当所有双峰谱图均满足对称要求时，则执行对满足对称要求的所有双峰谱图进行拟合处理，以形成谱峰时间变化曲线图的步骤。
在一些具体实施例中，在当所有双峰谱图均满足对称要求时，则执行对满足对称要求的所有双峰谱图进行拟合处理，以形成谱峰时间变化曲线图的步骤之前，还包括：
S320、当所有双峰谱图中的至少一个双峰谱图不满足对称要求时，则依次往不满足对称要求的双峰谱图中添加一参考谱峰，并对不满足对称要求的双峰谱图进行拟合处理，直至所有双峰谱图均满足对称要求。
在一些具体实施例中，在将各当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段的步骤之后，还包括：
S321、判断将各当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段的步骤是否满足预设要求；
S322、当所有目标曲线段中的至少一条不满足预设要求时，则确定出不满足预设要求的所有当前曲线段，并将当前曲线段作为待处理曲线段；
S323、输出所有待处理曲线段，并使业务人员对待处理曲线段进行还原，直至所有当前曲线段均满足预设要求。
在本实施例中，业务人员在对待处理曲线段进行还原时，主要操作是将之前已经设置的将各当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0的步骤解除，也即是，原始将实时含量设置为0的部分的曲线段的实时含量不再设置为0。
在一些具体实施例中，输出所有待处理曲线段，并使业务人员对待处理曲线段进行还原，直至所有当前曲线段均满足预设要求的步骤，包括：
S323a、输出所有待处理曲线段；
S323b、将其中一条待处理曲线段作为当前待还原曲线段；其中，当前待还原曲线段包括目标曲线段、两段第一待还原曲线段以及两段第二待还原曲线段，两段第一待还原曲线段分设于目标曲线段的两端，各第一待还原曲线段远离目标曲线段的一端连接一第二待还原曲线段；
S323c、使业务人员对两段第一待还原曲线段进行还原，得到第一还原曲线段；
S323d、判断第一还原曲线段是否满足预设要求；
S323e、当第一还原曲线段不满足预设要求时，则使业务人员对第一还原曲线段中的两段第二待还原曲线段进行还原，直至所有当前曲线段均满足预设要求。
需要特别和明确说明的是，在本实施例中，当第一还原曲线满足预设要求时，则执行步骤S310。
基于相同的技术构思，第二方面，本发明提出一种多层样品结构的数据分析***，包括：
刻蚀设备，刻蚀设备用于刻蚀多层样品结构；
数据采集设备，数据采集设备用于采集多层样品结构的谱峰数据；以及，
数据分析设备，刻蚀设备以及数据采集设备均与数据分析设备通讯连接，数据分析设备用于执行第一方面的多层样品结构的数据分析方法。
基于相同的技术构思，第三方面，本发明提出一种计算机存储介质，存储介质上存储有多层样品结构的数据分析程序，多层样品结构的数据分析程序被处理器执行时实现第一方面的多层样品结构的数据分析方法的步骤。
具体的，一种计算机存储介质是指能够实现网络连接的终端设备或网络设备，可以是手机、电脑、平板电脑、便携计算机等终端设备，也可以是服务器、云平台等网络设备。
可以理解，一种计算机存储介质还可以包括通信总线，用户接口和网络接口。其中，通信总线用于实现这些组件之间的连接通信；用户接口用于连接客户端，与客户端进行数据通信，用户接口可以包括输出单元，如显示屏、输入单元，如键盘；网络接口用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信，网络接口可以包括输入/输出接口，比如标准的有线接口、无线接口。
存储器用于存储各种类型的数据，这些数据例如可以包括该一种计算机存储介质中任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器（Static RandomAccess Memory，简称SRAM），随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM），电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Read-Only Memory，简称PROM），只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘，可选的，存储器还可以是独立于处理器的存储装置。
处理器用于调用存储器中存储的多层样品结构的数据分析程序，并执行如上述的多层样品结构的数据分析方法，处理器可以是专用集成电路（Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC）、数字信号处理器（Digital Signal Processor，简称DSP）、数字信号处理设备（Digital Signal Processing Device，简称DSPD）、可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，简称PLD）、现场可编程门阵列（Field ProgrammableGate Array，简称FPGA）、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件，用于执行如上述多层样品结构的数据分析方法各个实施例的全部或部分步骤。
基于同一发明构思，本实施例提供的一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如，SD或DX存储器等）、随机访问存储器（RAM）、静态随机访问存储器（SRAM）、只读存储器（ROM）、可编程只读存储器（PROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器等等，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序可被一个或多个处理器执行，该计算机程序被处理器执行时可以实现本发明多层样品结构的数据分析方法各个实施例的全部或部分步骤。
在一些示例性的实施例中，材料主要有Au、Ni、Ti、Al4层金属薄膜，其深度分布大致情况如图所示，可以看出：
1）样品有较为明显的4层结构；
2）除Ti元素在Al层略有层间扩散外，样品其余层间基本没有扩散现象；
3）观察各层样品数据较为复杂，Au元素谱峰相对较为对称、常规拟合方法误差较小；Ti、Al元素由于部分氧化的原因导致谱峰有不对称现象；金属态Ni元素本身谱峰呈现不对称峰形且伴有卫星峰，因此无法通过采用单组双峰获得很好的拟合效果；
4）针对于单个复杂谱峰的多层数据分析人员需要逐层对单一化学态进行多组双峰拟合处理，这急剧加大了数据处理的复杂性和难度。
针对不存在元素谱峰重叠的多层数据通常情况下只通过简单的背底扣除即可获得的各元素随刻蚀时间（样品厚度）的变化。针对面内或者深度成分分布不均匀、且含有金属元素样品的多层复杂数据通过常规数据处理方法获得的元素含量随刻蚀时间变化数据结果可信度不高，上述硅片上镀有纳米尺度多层金属薄膜材料数据结果如下图所示，数据分析结果没有能够很好的表示出样品本征情况（如实际样品Al元素在Ni层不存在层间扩散），导致最终数据分析结果不可信，因此需要进行数据分峰拟合处理。
确认谱峰来源：如65-70eV区域为Al元素主峰区域，但多层数据有一段区域有Ni谱峰出现，虽然两元素没有同时出现，但需在处理多层数据中Al元素谱峰含量时排除Ni信号的干扰；
如在80-98eV区域Au4f出峰区域同样会有其他元素干扰，虽然两元素没有同时出现，但在处理Au元素谱峰含量时需排除信号干扰；
观察多层数据，确定元素变化趋势（元素出现或者消失的截止层）；
以Au元素为例，观察Au元素多层数据，确定Au元素峰强逐渐减小， 250s后Au元素含量基本消失，此时需要人为的将250s后数据的谱峰高度设置为0）；
数据分析：a、针对于不对称峰形对应谱峰寻找合适的参考谱峰（通常选择数据本身中强度最高的一层数据作为参考谱图）；将参考谱图引入数据分析中，并进行多层数据拟合；
以Ni元素分析为例，观察样品中Ni元素谱峰只存在谱峰强弱的区别，基本不存在谱峰峰形的差异，因此可选用Ni元素在刻蚀过程中的最强谱峰作为参考谱峰进行谱峰拟合；
b、针对于谱峰对称的单一化学态谱峰进行常规双峰拟合处理（以Au元素为例，对Au利用常规双峰拟合进行处理，并且为了较好的拟合效果将峰形的高斯/洛伦兹比取消限定进行自由拟合）；
针对元素含量的消失和出现现象，对元素消失层数据对应谱峰高度（即谱峰含量）设为0，并将此限定条件进行指定层（或者指定多层）的复制粘贴（以Au元素数据为例）；
a、将“峰形的高斯/洛伦兹比取消限定进行自由拟合”这一限定条件复制粘贴到所有层数据中；
b、将250s后所有刻蚀层的谱峰高度设置为0，并将高度设为0 这一限定条件复制粘贴到250s后的所有数据中，人为确认Au元素的消失）；
c、选择拟合所有层数据进行拟合。
对各层数据处理结果进行逐一确认，针对数据处理不合适的再进行适当修改；
获得样品含量随面内/深度的变化趋势，获得真实样品信息；
针对于一系列的多组数据，直接将特定组数据的整体处理限定条件直接复制粘贴到其他组数据，进行拟合。
本发明针对于不对称峰形拟合采用数据本身中的某一层数据作为参考谱图，具有操作简单、匹配程度高的优点，同时免去了参考谱图难以获得、数据分析结果可信度差等缺憾；同时的，针对于元素含量不均匀（元素含量的消失和出现）的现象，可以将对应谱峰高度（即谱峰含量）设为0，通过人为干涉限定数据分析条件有效避免了无谱峰有含量的现象，确保数据可靠；并且的，可对数据进行多种不同数据分析限定条件，并将特定层的数据分析限定条件对指定多层数据进行复制粘贴，大大减轻了数据分析的强度和难度；最后但有一系列多组数据时，可直接将特定组数据处理限定条件直接复制粘贴到其他组数据中，通过简单的适当修改就可直接高效的获得一系列多组数据的精确结果。
本发明通过获取各层待测材料层所对应的元素的谱峰数据，再针对任一待测材料层，根据谱峰数据中的各元素的变化趋势，获得各元素在各时间点所对应的实时含量，然后对满足对称要求的所有双峰谱图进行拟合处理，形成谱峰时间变化曲线图，并将各当前拟合谱峰曲线中除目标曲线段之外的曲线段的实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段，最后根据当前曲线段，输出多层样品结构的结构层信息的方式对获取得到的谱峰数据进行处理，使得多层样品结构的各待测材料层的谱峰时间变化曲线图中仅存在对应的当前曲线段，避免了各待测材料层的谱峰时间变化曲线图之间的相互影响，进而也就是使得本发明能够解决现有技术中存在的当样品含有如Ni、Fe、Ti、Co、Ce等不对称谱峰时，采用单组双峰获得的拟合效果则较差，且当样品有面内或者深度范围内不均匀（甚至元素的出现或者消失）及元素谱峰重叠时，需要分析人员对每个数据进行逐层分峰拟合，导致了极大的数据处理困难和不便，且数据分析结果可信度不高的技术问题。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种多层样品结构的数据分析方法，其特征在于，所述多层样品结构包括自上而下依次层叠设置的多层待测材料层，各层所述待测材料层均包括至少一种元素；
所述多层样品结构的数据分析方法包括如下步骤：
获取各层所述待测材料层所对应的元素的谱峰数据；其中，所述谱峰数据中记录有各层所述待测材料层所对应的元素的双峰谱图；
针对任一所述待测材料层，根据所述谱峰数据中的各元素的变化趋势，获得各元素在各时间点所对应的实时含量；
对满足对称要求的所有所述双峰谱图进行拟合处理，形成谱峰时间变化曲线图；其中，所述谱峰时间变化曲线图包括各所述元素所对应的当前拟合谱峰曲线，所述当前拟合谱峰曲线中的各点由所述元素在各时刻对应的所述实时含量得到，且所述当前拟合谱峰曲线包括与所述元素的实际刻蚀时间段相对应的目标曲线段；
将各所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段；
根据所述当前曲线段，输出所述多层样品结构的结构层信息。
2.如权利要求1所述的多层样品结构的数据分析方法，其特征在于，所述将各所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段的步骤，包括：
从所述多层样品结构中筛选出一层所述待测材料层作为指定层；
将所述指定层所对应的所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段；
将所述多层样品结构中剩余的所述待测材料层依次作为所述指定层，并重复执行所述将所述指定层所对应的所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0的步骤，直至将所有所述待测材料层作为所述指定层，得到多个所述当前曲线段。
3.如权利要求2所述的多层样品结构的数据分析方法，其特征在于，在所述将所述指定层所对应的所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段的步骤中，
当所述指定层中包括至少两种元素时，则依次将所述指定层中的所有所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0，以形成与所有所述当前拟合谱峰曲线所对应的所述当前曲线段。
4.如权利要求2所述的多层样品结构的数据分析方法，其特征在于，所述将所述多层样品结构中剩余的所述待测材料层依次作为所述指定层，并重复执行所述将所述指定层所对应的所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0的步骤，直至将所有所述待测材料层作为所述指定层，得到多个所述当前曲线段的步骤，包括：
将与所述指定层相邻的一层所述待测材料层作为所述指定层，并重复执行所述将所述指定层所对应的所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0的步骤；
继续重复执行所述将与所述指定层相邻的一层所述待测材料层作为所述指定层，并重复执行所述将所述指定层所对应的所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0的步骤，直至将所有所述待测材料层作为所述指定层，得到多个所述当前曲线段。
5.如权利要求1至4中任一项所述的多层样品结构的数据分析方法，其特征在于，在所述对满足对称要求的所有所述双峰谱图进行拟合处理，形成谱峰时间变化曲线图的步骤之前，还包括：
依次判断所有所述双峰谱图是否满足所述对称要求；
所述对满足对称要求的所有所述双峰谱图进行拟合处理，以形成谱峰时间变化曲线图的步骤，包括：
当所有所述双峰谱图均满足所述对称要求时，则执行所述对满足对称要求的所有所述双峰谱图进行拟合处理，以形成谱峰时间变化曲线图的步骤。
6.如权利要求5所述的多层样品结构的数据分析方法，其特征在于，在所述当所有所述双峰谱图均满足所述对称要求时，则执行所述对满足对称要求的所有所述双峰谱图进行拟合处理，以形成谱峰时间变化曲线图的步骤之前，还包括：
当所有所述双峰谱图中的至少一个所述双峰谱图不满足所述对称要求时，则依次往不满足所述对称要求的所述双峰谱图中添加一参考谱峰，并对不满足所述对称要求的所述双峰谱图进行拟合处理，直至所有所述双峰谱图均满足所述对称要求。
7.如权利要求1至4中任一项所述的多层样品结构的数据分析方法，其特征在于，在所述将各所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段的步骤之后，还包括：
判断所述将各所述当前拟合谱峰曲线中除所述目标曲线段之外的曲线段的所述实时含量均设置为0，获得对应的当前曲线段的步骤是否满足预设要求；
当所有所述目标曲线段中的至少一条不满足所述预设要求时，则确定出不满足预设要求的所有所述当前曲线段，并将所述当前曲线段作为待处理曲线段；
输出所有所述待处理曲线段，并使业务人员对所述待处理曲线段进行还原，直至所有所述当前曲线段均满足所述预设要求。
8.如权利要求7所述的多层样品结构的数据分析方法，其特征在于，所述输出所有所述待处理曲线段，并使业务人员对所述待处理曲线段进行还原，直至所有所述当前曲线段均满足所述预设要求的步骤，包括：
输出所有所述待处理曲线段；
将其中一条所述待处理曲线段作为当前待还原曲线段；其中，所述当前待还原曲线段包括所述目标曲线段、两段第一待还原曲线段以及两段第二待还原曲线段，两段所述第一待还原曲线段分设于所述目标曲线段的两端，各所述第一待还原曲线段远离所述目标曲线段的一端连接一所述第二待还原曲线段；
使所述业务人员对两段所述第一待还原曲线段进行还原，得到第一还原曲线段；
判断所述第一还原曲线段是否满足所述预设要求；
当所述第一还原曲线段不满足所述预设要求时，则使所述业务人员对所述第一还原曲线段中的两段所述第二待还原曲线段进行还原，直至所有所述当前曲线段均满足所述预设要求。
9.一种多层样品结构的数据分析***，其特征在于，包括：
刻蚀设备，所述刻蚀设备用于刻蚀所述多层样品结构；
数据采集设备，所述数据采集设备用于采集所述多层样品结构的所述谱峰数据；以及，
数据分析设备，所述刻蚀设备以及所述数据采集设备均与所述数据分析设备通讯连接，所述数据分析设备用于执行如权利要求1至8中任一项所述的多层样品结构的数据分析方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有多层样品结构的数据分析程序，所述多层样品结构的数据分析程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的多层样品结构的数据分析方法的步骤。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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