[发明专利]亚波长尺度微电子结构光学关键尺寸测试分析方法及装置

权利要求书

1.一种亚波长尺度微电子结构光学关键尺寸分析方法，其特征在于，包含以下步骤：

a)将远场超透镜平行置于待测样品表面，用光源照射远场超透镜和待测样品构成的组合结构的远场超透镜表面，测得样品实测零级衍射谱；

b)基于矢量分析算法，设定初始的关键尺寸参数，模拟计算得到所述组合结构的模拟零级衍射谱；

c)将步骤b)得到的所述模拟零级衍射谱与步骤a)得到的所述实测光谱对比：如对比结果不一致，则修改步骤b)中所述关键尺寸参数后，重新模拟计算得到所述组合结构的模拟零级衍射谱，并与步骤a)中测得得到的所述实测光谱对比；如对比结果一致，则结合当前的模拟零级衍射谱和所述远场超透镜的参数，计算得到待测样品的关键尺寸参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远场超透镜由一维金属银-玻璃光栅和金属银薄板组成。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述待测样品靠近所述远场超透镜中的金属银薄板一侧。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b)中的矢量分析算法为严格耦合波分析方法；所述步骤c)中的对比算法为列文伯格-马夸尔特法。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a)中的光源为平行的TM偏振光。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远场超透镜与所述测样品表面之间为空气层，所述空气层的厚度小于0.5微米；

优选地，所述远场超透镜与所述测样品表面之间为空气层，所述空气层的厚度为0.02微米至0.5微米。

7.一种亚波长尺度微电子结构光学关键尺寸测试分析装置，其特征在于，所述装置包括：宽谱光源、光束控制器、远场超透镜、探测镜头、光谱仪和软件分析平台，所述远场超透镜平行置于待测样品表面；

所述宽谱光源发射出的光束通过所述光束控制器之后，依次入射到所述远场超透镜和所述待测样品的表面并产生出射光，出射光通过探测镜头由光谱仪检测得到出射光谱信号，出射光谱信号输入所述软件分析平台后输出待测样品的关键尺寸参数。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述远场超透镜由一维金属银-玻璃光栅和金属银薄板组成；用一个可精确控制高度坐标的载物台来将所述远场超透镜与所述待测样品之间的空气厚度控制在0.5微米以内。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述金属银-玻璃光栅的光栅周期Λ₂与所述待测样品的光栅周期Λ₁之差为错位参数δ，δ的周期为ε，其中：ε为│l_iΛ₁-p_iΛ₂│除0外的最小值，l_i为1至l的正整数，p_i为1至p的正整数，l和p为正整数且最大公约数为1且满足lΛ₁＝pΛ₂。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述宽频光源所发出的光束为汇聚光束；进一步优选地，所述宽频光源为通过光纤接头耦合进光纤引入的光源；

优选地，所述光束控制器包括针孔或光纤接头、第一准直镜片组、偏振器、可调光阑和第一汇聚镜片组，所述光束控制器用于实现具有特定偏振态、偏振方向、汇聚角以及最小检测光斑的检测光束；所述第一准直镜片组可对波谱范围为190nm-1100nm的宽光谱光束进行消色差准直；所述第一汇聚镜片组可对波谱范围为190nm-1100nm的宽光谱光束进行消色差汇聚；所述偏振器用于获得线偏振光，并调节光束的偏振方向；可调光阑用于调节光束直径，光束直径决定了检测光束的汇聚角，并影响最小汇聚光斑的大小；

优选地，所述探测镜头包括第二准直镜片组和第二汇聚镜片组；所述第二准直镜片组可对波谱范围为190nm-1100nm的宽光谱光束进行消色差准直，所述第二汇聚镜片组可对波谱范围为190nm-1100nm的宽光谱光束进行消色差汇聚并耦合进所述光谱仪；

优选地，所述光谱仪检测的波谱范围为190nm-1100nm。