《納米結構幾何參數廣義成像橢偏測量理論與方法研究》是依託華中科技大學，由陳修國擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：納米結構幾何參數廣義成像橢偏測量理論與方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳修國
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
光學散射儀目前已經發展成為批量化納米製造中納米結構幾何參數線上測量的一種重要手段。傳統光學散射測量技術只能獲得光斑照射區內待測參數的平均值，而對於小於光斑照射區內樣品的微小變化難以準確分析。此外，由於其只能進行單點測試，必須要移動樣品台進行掃描才能獲得大面積區域內待測參數的分布信息，從而嚴重影響測試效率。為此，本項目提出開展納米結構廣義成像橢偏測量理論與方法的探索性研究。將充分利用廣義成像橢偏儀所測得的成像Mueller矩陣中包含的豐富測量信息，著重研究並解決廣義成像橢偏測量中的納米結構快速光學特性建模、測量條件最佳化配置、幾何參數魯棒提取與不確定度評估等基礎理論與關鍵技術問題，實現包括整個視場的大面積區域內納米結構三維顯微形貌的準確實時重構，為深入認識和解釋基於廣義成像橢偏儀的納米結構測量提供理論基礎，為批量化納米製造中的線上工藝監控提供一種大面積、快速、低成本、非破壞性的精確測量新方法。
結題摘要
光學散射儀目前已經發展成為批量化納米製造中納米結構幾何參數線上測量的一種重要手段。傳統光學散射測量技術只能獲得光斑照射區內待測參數的平均值，而對於小於光斑照射區內樣品的微小變化難以準確分析。此外，由於其只能進行單點測試，必須要移動樣品台進行掃描才能獲得大面積區域內待測參數的分布信息，從而嚴重影響測試效率。為此，本項目開展了納米結構廣義成像橢偏測量理論與方法的探索性研究，並取得了以下重要研究成果： (1) 系統研究了廣義成像橢偏測量中的納米結構快速光學特性建模、測量條件最佳化配置、幾何參數魯棒提取等基礎理論與關鍵技術問題。提出一種減基-邊界元納米結構快速光學特性建模方法，計算效率為傳統邊界元方法的數倍至數十倍；構建了基於多目標遺傳算法的測量條件最佳化配置策略，實現了廣義成像橢偏測量條件的最佳化配置；提出一種啟發式庫搜尋結合魯棒修正的參數提取方法，提高了參數提取的準確度； (2) 自主研製了一套光譜型廣義成像橢偏儀原理樣機，可以實現400~700nm波長範圍內全部4×4階成像穆勒矩陣的快速準確測量，單波長條件下成像穆勒矩陣測量時間~10s，單個像素尺寸5.86μm×5.86μm（總共1936×1216個像素），成像區域不小於5 mm×5mm，系統橫向解析度優於30μm，全部成像區域和全光譜範圍內穆勒矩陣元素的測量精確度與準確度均優於0.01。 (3) 利用研製的廣義成像橢偏儀首次實現了納米壓印工藝中矽基光柵模板、光刻工藝中光刻膠光柵結構、以及快閃記憶體工藝中典型深刻蝕溝槽納米結構的大面積準確測量。實驗結果表明，廣義成像橢偏儀既可以實現單像素大小照明光斑區域內光譜穆勒矩陣的準確測量與分析，也可以快速準確地重構出大面積區域內待測納米結構具有像素大小橫向解析度的三維顯微形貌。 項目所研製的廣義成像橢偏儀既具有傳統廣義橢偏儀測量信息全、光譜靈敏度高的優勢，同時又具有顯微成像技術高空間解析度的優點，有望為批量化納米製造中納米結構幾何參數提供一種大面積、快速、低成本、非破壞性精確測量新途徑。
