[发明专利]一种光栅线宽比测量方法

说明书

技术领域

本发明属于平面结构检测和光测力学技术领域，具体涉及一种光栅线宽比测量方法。

背景技术

微纳米云纹光栅在光测力学测量领域有着很多的应用，具有精度高，全场测量等优点。但对于制作的微纳米云纹光栅，需要对其进行质量的检测和参数的表征。目前，微纳米光栅的表征方法主要包括显微镜观察法、散射法、神经网络识别法和云纹反演法。

（1）显微镜观察法是利用高分辨率显微镜直接观测光栅结构。该方法直观、分辨率高，但是需要很高的放大倍数，导致观测区域小，很难获知大范围内的结构特征。例如，大范围内略微弯曲的栅线结构，在小视场时往往被误认为是直线结构（Xie H,Wang Q,Kishimoto S.Journal Of Applied Physics,2007,01(10):103511-103511-10）。对于大范围内栅线结构的清晰表征，又需要结合逐点测量和图像拼接等过程，效率较低。

（2）散射法通过光栅的强度或相位光谱来分析栅线结构的特征（LeBlanc M,Huang S,Ohn M,et al.Optics Letters,1996,21(17):1405-1407）。Cheng和Lo（Cheng H,Lo Y.Optics Communications,2004,239(4-6):323-332）对散射法进行改进，通过不均匀的光栅和标准光栅产生的两组反射强度光谱，利用遗传算法计算不均匀光栅的相对变形。该方法非接触、视场大，但是需要使用特定的光谱检测设备和遗传算法编程技巧，过程比较复杂。

（3）神经网络识别法利用不同的入射角、偏振方式、衍射级数参数的组合形成的光学信号来表征光栅结构（Kallioniemi I,Saarinen J,Oja E.Applied Optics,1999,38(28/1):5920-5930）（Robert S,Mure-Ravaud A,Lacour D.Journal of the Optical Society of America A,2002,19(1):24-32）。该方法精度高、视场大，但是需要制作很多种的几何形状来进行匹配，成本较高。

（4）一些学者认为，两组光栅叠加形成的云纹条纹包含光栅本身的结构信息。因此，一些学者通过分析云纹条纹的特征，反演出试件栅的形状和尺寸，称为云纹反演法。云纹反演法具有视场大、可视化等优点，更重要的是该方法不需要看到真实的微结构本身，但能够通过云纹条纹定量反演出微结构特征，这种特点在显微镜分辨率有限时尤其突出，例如，激光共聚焦显微镜很难清晰观察到500nm以下的光栅结构，但是可以通过云纹来表征该高频光栅。云纹反演法或基于条纹中心线方法（LeBlanc M,Huang S.Optics Letters,1996,21(17):1405-1407）或基于相移法（Hu Z,Xie H,Lu J.Ultramicroscopy,2010,110(9):1223-1230），基于条纹中心线的云纹反演法精度较低，很难实现自动化；而基于相移法的云纹反演法需要采集三幅或三幅以上条纹图，过程较复杂。

综上所述，以上四种光栅结构表征方法均有一些局限性。为此，需要发展一种视场大、可视化、操作简单、自动化的光栅表征方法。而云纹反演法现阶段仍然缺乏光栅线宽比的表征方法，需要被进一步改进和发展。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的目的在于提出一种具有简便易行，精确度良好的光栅线宽比测量方法。

根据本发明实施例的光栅线宽比测量方法，包括以下步骤：S1.提供SEM仪器以及已知线宽比为O₀的光栅，将SEM仪器的扫描线视为试件栅，将已知线宽比为O₀的光栅视为参考栅，二者叠加能够形成云纹；S2.将所述参考栅放置于SEM仪器的载物台中央，调节SEM仪器的放大倍数x直至形成清晰地云纹条纹，记录此时所述云纹条纹的形状参数，根据所述O₀和所述形状参数计算当前放大倍数x下SEM仪器扫描线的线宽比O_a，最终得到一系列x与O_a的映射关系，即标定出不同放大倍数下的SEM仪器扫描线线宽比；S3.将未知线宽比的光栅放置于SEM载物台中央，调节SEM仪器的放大倍数直至形成清晰地云纹条纹，记录此时所述云纹条纹的形状参数，查询所述S2中标定得到当前放大倍数下SEM仪器扫描线的线宽比，结合反演方法计算得到未知线宽比的光栅的线宽比为O_b。