品种繁多的电子设备极大的丰富了我们的生活，维持设备正常运行的关键原料就是集成电路，而集成电路的重要材料就是半导体，半导体芯片上的结构在过去的几年中不仅继续缩小，而且三维结构变得更复杂，所以纳米结构半导体生产要慢慢的升高的检测工艺。

  光学散射测量技术（名词解释）是大规模生产半导体过程监控中最重要的计量技术之一，通过比较测量的特征参数，从而间接地获得纳米结构的尺寸。

  光学散射测量是一种基于模型的间接测量技术，用于表征复杂的周期性纳米结构，其特征尺寸低于可见波长显微镜的分辨率极限。

  与直接测量技术、扫描电子显微术和原子力显微术相比，光学散射测量技术具有无接触、无损、高通量、可集成等优点，适用于大批量半导体制造的现场过程控制。可通过比较测量和建模的特征并寻找最佳匹配，间接确定结构的参数值。因此，散射测量法提供了一个反问题的解决方案。

  这种技术的基础原理是：在纳米结构待测参数的逆向提取过程中, 为降低参数之间的耦合性, 常常要将结构的光学常数作为固定的已知量, 即假设结构的材料光学常数不受光学散射仪入射光照的影响。

  1. 使用适当的仪器测量纳米结构(通常是周期性亚波长或深亚波长结构)的特征。

  2. 完成纳米结构轮廓的参数化，建立衍射模型以将特征与轮廓参数相关联，以及通过求解逆问题，从测量特征中提取测量参数。

  但是随着半导体器件的设计日益复杂，使得纳米结构精确重建过程需要大量的参数，以及每个结构的设计和相应的制造工艺的先验知识，所以建模过程慢慢的变复杂，因此，在基于模型的重建过程中，通常通过忽略自由参数来减少参数的个数，而这就带来了较大重建的误差。

  为了解决这一问题，仅考虑有限的参数通常是不可行的，所以，必须找到一种获取全空间参量的方法，一种可能的方向是通过调整散射测量传感器本身来实现，以提供最大数量的不相关测量数据。

  为此研究人员不断地开发出新版本的仪器以逐步增加信息通道，包括：相干傅立叶散射法、缪勒矩阵光谱椭偏法、锥形衍射中的角缪勒偏振法和白光干涉法等。

  除了强度之外，还有三个重要的信息通道是波长、传播角度和偏振状态。但是，目前的仪器都没有同时利用这三个通道，即它们都没提供同时具有角度和波长分辨率的完整缪勒矩阵。而如果要使内容信息最大化，传感器应使用尽可能多的通道。

  基于以上考虑，来自斯图加特大学的研究人员将白光干涉法（名词解释）、缪勒偏振法（名词解释）和傅里叶散射法（名词解释）的经典技术结合到一个装置中，能够得到完全角度和波长分辨的缪勒矩阵，并通过重建亚波长硅线光栅的轮廓参数，验证了方案的可行性，未来可以为大规模复杂纳米结构半导体生产提供更好的现场过程控制。

  研究人员从传感器的概念，定制测量策略，校准程序和数值后处理步骤等方面展开了研究，通过与扫描电子显微镜和原子力显微镜进行了对比，证实了重建结果的准确性，这表明研究人员提出的传感器概念可以走出实验在现实世界中应用。

  传感器装置由傅里叶平面显微镜，基于林尼克干涉仪和旋光仪的傅里叶变换光谱仪组成。

  干涉仪部分：研究人员设计了林尼克型参考臂，使用一个受镀银膜参考镜和一个显微镜物镜， 可实现大数值孔径、无应变显微镜物镜；

  移相部分：通过将整个参考臂沿光轴平移来实现，在每个扫描位置，将记录一个傅里叶平面的图像；

  校准部分：包括两个步骤：第一步，参考一个常见的典型的非结构化目标，第二步，通过相位图的泽尼克分解去除散焦和倾斜相位项。由于随后要进行的偏振分析，后一步尤其重要，因为它在会测量中建立正确的相对相位关系。

  研究团队搭建的结合白光干涉法、缪勒偏振法和傅里叶散射法新型传感器，并基于模型的硅线光栅特征重建的成功，验证了所提出的散射传感器概念的实用可行性。这种新型传感器总体性能已经很有前景，可以在提升复杂纳米半导体生产的全部过程检验测试质量，并实际生产的全部过程检控过程中发挥重要的作用。