ОПТИЧЕСКАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КРИТИЧЕСКОГО РАЗМЕРА

1. Оптическая измерительная система для измерения критического размера за счет дефокусирования оптического изображения наноструктуры при изменении длины волны рассеянного излучения, отличающаяся тем, что содержит:
оптический модуль освещения образца с исследуемой наноструктурой, состоящий из источника света, оптической системы освещения и объектива,
модуль построения оптического изображения,
2
модуль дефокусирования оптического изображения, причем степень дефокусирования зависит от длины волны и удовлетворяет условию: 0<Δ<5·λ(NA), где λ - средняя длина волны освещающего излучения; NA - числовая апертура объектива,
модуль расчета ряда изображений с различной степенью дефокусирования,
модуль изменения и контроля параметров оптической схемы и условий освещения, выполненный с возможностью измерения и передачи в модуль расчета параметров оптической схемы и условий освещения ряда изображений с различной степенью дефокусирования,
модуль регистрации ряда изображений с различной степенью дефокусирования,
модуль сравнения зарегистрированных дефокусированных изображений наноструктуры с рассчитанными дефокусированными изображениями,
модуль пользовательского интерфейса.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что модуль освещения состоит из источника света, перестраиваемого в диапазоне длин волн λ1<…<λi<…<λN, располагающемся в пределах полосы от 300 нм до 800 нм, оптической системы освещения и объектива.
3. Оптическая измерительная система по п.2, отличающаяся тем, что модуль регистрации дефокусированных изображений выполнен с возможностью последовательной регистрации дефокусированных изображений исследуемой наноструктуры при перестройке длины волны и состоит из CCD/CMOS детектора и перестраиваемого по длинам волн источника света.
4. Оптическая измерительная система по п.2, отличающаяся тем, что модуль регистрации дефокусированных изображений выполнен с возможностью одновременной регистрации дефокусированных изображений исследуемой наноструктуры за счет реализации пространтсвенно-спектрального разрешения в пределах полосы длин волн источника света и состоит из CCD/CMOS детектора, диспергирующего элемента и источника света с широким спектром.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что модуль освещения состоит из источника света с шириной спектра Δλ, располагающегося в диапазоне длин волн 300-800 нм, оптической системы освещения и объектива.
6. Система по п.1, отличающаяся тем, что оптический модуль освещения выполнен на основе схемы оптического микроскопа с освещением по Келеру.
7. Система по п.1, отличающаяся тем, что модуль построения оптического изображения выполнен на основе оптической схемы микроскопа.
8. Система по п.7, отличающаяся тем, что модуль построения оптического изображения состоит из объектива, делителя пучка и трубной линзы.
9. Система по п.8, отличающаяся тем, что трубная линза модуля построения оптического изображения выполняет за счет хроматической аберрации функцию модуля дефокусирования, степень которого зависит от длины волны.
10. Система по п.8, отличающаяся тем, что объектив модуля построения оптического изображения выполняет за счет хроматической аберрации функцию модуля обеспечивающего дефокусирование, степень которого зависит от длины волны.
11. Система по п.1, отличающаяся тем, что модуль обеспечивающий дефокусирование, степень которого зависит от длины волны, состоит из двух одинаковых параллельных дифракционных решеток и зеркала, которые позволяют создать оптическую разность хода, зависящую от длины волны.
12. Система по п.1, отличающаяся тем, что модуль изменения и контроля параметров оптической схемы и условий освещения выполнен с возможностью изменения и/или измерения, и/или контроля параметров оптической схемы и условий освещения.
13. Оптическая измерительная система по п.12, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один изменяемый и/или контролируемый параметр оптической схемы выбран из группы: пространственно-частотный спектр освещения, временной спектр освещения, направление вектора поляризации, числовая апертура объектива, степень дефокусирования, зависимость степени дефокусирования от длины волны.
14. Система по п.13, отличающаяся тем, что пространственный спектр освещающего излучения выбран при выполнении условия: 0,1<(NAill/NA)<1, где NAill - числовая апертура освещения; NA - числовая апертура объектива.
15. Система по п.14, отличающаяся тем, что числовая апертура NA объектива удовлетворяет условию: 0,2<NA<0,9.
16. Система по п.1, отличающаяся тем, что модуль расчета ряда изображений с различной степенью дефокусирования реализован путем комбинирования способов расчета электромагнитного поля: способа строгого анализа связанных волн (RCWA) и способа конечных разностей по временной области (FDTD).
17. Способ измерения критического размера, основанный на дефокусировании оптического изображения наноструктуры при изменении длины волны рассеянного излучения, отличающийся тем, что:
выбирают параметры оптической схемы и условия освещения,
регистрируют ряд изображений наноструктуры, соответствующих различным длинам волн рассеянного излучения с различной степенью дефокусирования,
рассчитывают несколько рядов изображений наноструктуры с различной степенью дефокусирования, соответствующих различным длинам волн рассеянного излучения при значениях критического размера, лежащих в известных границах,
сравнивают ряд измеренных изображений наноструктуры с соответствующими рядами рассчитанных изображений и определяют наилучшее приближение значения критического размера.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из параметров оптической схемы и условий освещения выбирают из группы: пространственно-частотный спектр освещения, временной спектр освещения, направление вектора поляризации, числовая апертура объектива, степень дефокусирования, зависимость степени дефокусирования от длины волны.
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что спектр освещающего излучения выбирают в диапазоне длин волн 300-800 нм.
20. Способ по п.18, отличающийся тем, что пространственный спектр освещающего излучения выбирают таким, что выполняется условие: 0,1<(NAill/NA)<1, где NAill - числовая апертура освещения; NA - числовая апертура объектива.
21. Способ по п.18, отличающийся тем, что числовую апертуру NA объектива выбирают из условия: 0,2<NA<0,9.
2
22. Способ по п.18, отличающийся тем, что степень дефокусирования А выбирают из условия: 0<Δ<5·λ/(NA), где λ - средняя длина волны освещающего излучения; NA - числовая апертура объектива.
23. Способ по п.18, отличающийся тем, что дефокусированные изображения наноструктуры регистрируют последовательно при перестройке длины волны источника света.
24. Способ по п.18, отличающийся тем, что дефокусированные изображения наноструктуры регистрируют одновременно за счет реализации пространственно-спектрального разрешения в пределах полосы длин волн источника света с широким спектром.
25. Способ по п.17, отличающийся тем, что рассчитывают несколько рядов изображений с различной степенью дефокусирования путем комбинирования способов расчета электромагнитного поля: способа строгого анализа связанных волн (RCWA) и способа конечных разностей по временной области (FDTD).
26. Способ по п.17, отличающийся тем, что определяют наилучшее приближение значения критического размера способом оптимизации.
27. Способ по п.17, отличающийся тем, что определяют наилучшее приближение значения критического размера способом расчета библиотеки изображений и сравнения ряда измеренных изображений наноструктуры с соответствующими рядами рассчитанных изображений из библиотеки.
28. Способ по п.17, отличающийся тем, что сравнение измеренного ряда дефокусированных изображений наноструктуры с рассчитанными рядами изображений проводят путем вычисления кривых фокус метрики в зависимости от длины волны, когда изображениям, полученным при различных длинах волн рассеянного излучения, отличающимся степенью дефокусирования, ставится в соответствие параметр, зависящий от степени дефокусироввания, длины волны и топологии наноструктуры.
29. Способ по п.17, отличающийся тем, что сравнение ряда измеренных дефокусированных изображений наноструктуры с соответствующими рядами рассчитанных изображений сводится к сравнению кривых фокус метрики в зависимости от длины волны.