本發(fā)明屬于納米制造，特別是規(guī)模化納米制造及柔性電子制造中大面積納米結(jié)構(gòu)薄膜的在線工藝監(jiān)測與優(yōu)化控制領(lǐng)域，具體涉及一種納米結(jié)構(gòu)薄膜大面積高分辨率(包括縱向分辨率和橫向分辨率)寬視場在線測量測量裝置及其測量方法。

背景技術(shù)：

納米制造是指產(chǎn)品特征尺寸為納米量級的制造技術(shù)，即特征尺寸在100nm以內(nèi)的制造技術(shù)。為了降低納米制造成本，近年來在柔性電子、太陽能光伏、平板顯示等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，多采用卷對卷(roll-to-roll)或者片對片(sheet-to-sheet)等大規(guī)模納米制造工藝。為了實現(xiàn)有效的工藝監(jiān)控，在納米制造特別是大規(guī)模納米制造中對納米結(jié)構(gòu)薄膜的光學(xué)常數(shù)、膜厚、納米結(jié)構(gòu)特征線寬、線高、側(cè)壁角等幾何參數(shù)進行大面積、快速、低成本、非破壞性的精確測量具有十分重要的意義。此外，在一些大規(guī)模納米制造中，對大面積納米結(jié)構(gòu)薄膜進行測量時，往往要求測量手段同時具備較高的縱向分辨率和橫向分辨率。以平板顯示中的有機發(fā)光二極管(OLED)制造工藝為例，OLED中的有機薄膜通常非常薄，僅為百納米量級，而且OLED中的每個像素由R子像素、G子像素和B子像素各一個組成，每個子像素單元的尺寸均在微米量級。為了能夠?qū)崿F(xiàn)對各子像素單元內(nèi)有機薄膜厚度及光學(xué)特性的準確測量，這就要求測量手段必須同時具備納米量級的縱向分辨率和微米量級的橫向分辨率。

常規(guī)掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)和透射電子顯微鏡(TEM)等測量手段可以滿足納米級尺寸的測量要求，但是其缺點是速度慢、成本高、設(shè)備操作復(fù)雜、難以集成到制造工藝線上實現(xiàn)在線測量，而且也無法用于表征材料的光學(xué)常數(shù)等光學(xué)特性。與之相比，光學(xué)測量方法具有測量速度快、成本低、無接觸、非破壞性和易于在線集成等優(yōu)點，因而一直在先進工藝監(jiān)測與優(yōu)化控制領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)光學(xué)測量方法如光學(xué)顯微鏡能夠?qū)崿F(xiàn)微米量級橫向分辨率幾何尺寸的測量，特別是通過優(yōu)化儀器光路設(shè)計可以達到光學(xué)分辨率極限所對應(yīng)的橫向分辨率，但是光學(xué)顯微鏡不能對薄膜材料的厚度及其光學(xué)常數(shù)進行測量。在光學(xué)顯微鏡基礎(chǔ)上進一步發(fā)展而來的干涉顯微測量技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)量級縱向分辨率和1 μm左右橫向分辨率幾何尺寸的精確測量，但是不能對薄膜材料的光學(xué)常數(shù)進行準確表征。雖然文獻中也有利用干涉法測量折射率的報道，但是在具體測量時往往需要預(yù)先知道被測樣品的厚度，而且裝置比較復(fù)雜。

傳統(tǒng)光譜橢偏測量方法是一種通過測量光的偏振狀態(tài)的改變來獲取待測樣品薄膜厚度及其光學(xué)常數(shù)等信息的光學(xué)測量方法，其膜厚測量精度(縱向分辨率)可以達到其光學(xué)常數(shù)測量精度通常可以達到10^-4量級。光譜橢偏測量技術(shù)在2000年前后開始應(yīng)用于亞波長納米結(jié)構(gòu)關(guān)鍵尺寸的測量，此時通常又被稱為光學(xué)散射測量技術(shù)。近年來，隨著納米制造工藝水平的不斷提升，基于傳統(tǒng)光譜橢偏測量的光學(xué)散射測量技術(shù)在規(guī)?；{米制造中納米結(jié)構(gòu)薄膜幾何參數(shù)與光學(xué)常數(shù)等的在線測量方面獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。盡管光譜橢偏測量方法具有較高的縱向分辨率，但是其橫向分辨率由照射至樣品表面的光斑直徑與樣品臺移動精度決定，通常在毫米量級。即便是加入微光斑探測光路之后，其橫向分辨率一般最多也只能在25～50μm量級。專利CN201410733437.6中公開了一種成像光譜橢偏測量技術(shù)，該技術(shù)將光譜橢偏測量技術(shù)與顯微成像技術(shù)相結(jié)合，從而充分利用光譜橢偏測量技術(shù)高縱向分辨率與顯微成像技術(shù)高橫向分辨率的優(yōu)點。不過該專利中公開的測量裝置由于其基于傳統(tǒng)傾斜鏡面成像系統(tǒng)的單步成像光路結(jié)構(gòu)，儀器的焦深值很小，使得該裝置難以同時實現(xiàn)寬視場清晰成像與高橫向分辨率測量，也就無法真正實現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)薄膜的大面積高分辨率精確測量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對大規(guī)模納米制造中的測量需求以及現(xiàn)有測量技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種納米結(jié)構(gòu)薄膜幾何參數(shù)大面積高分辨率寬視場在線測量裝置及其測量方法，用以解決現(xiàn)有裝置儀器焦深值很小、裝置難以同時實現(xiàn)寬視場清晰成像與高橫向分辨率測量問題，真正實現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)薄膜的大面積高分辨率精確測量。

本發(fā)明技術(shù)方案為：一種納米結(jié)構(gòu)薄膜大面積高分辨率寬視場在線測量裝置，包括起偏臂(8)和檢偏臂(24)其中：

所述起偏臂(8)和檢偏臂(24)分別與待測薄膜平面法線成相同的傾角；

所述起偏臂(8)與入射光同軸，用于將外部光源入射光進行準直，獲得平行光束，同時對入射光進行偏振態(tài)調(diào)制，獲得橢圓偏振光；

所述檢偏臂(24)設(shè)在待測薄膜反射光路上，其由中繼成像單元(14)、垂直成像單元(18)和偏振態(tài)分析單元(22)依次擺放組成；其中：

所述中繼成像單元(14)由前透鏡(12)和后透鏡(13)依據(jù)光軸重合、焦距共軛擺放組成；其前焦點與待測薄膜中心重合；

所述垂直成像單元(18)由高數(shù)值孔徑物鏡(16)和鏡筒透鏡(17)共光軸共軛擺放；鏡筒透鏡(17)的后焦面，設(shè)有面陣探測器(23)的感光芯片，用于實現(xiàn)清晰成像；

所述中繼成像單元(14)后焦距與垂直成像單元(18)的前焦距共軛，且兩者之間的光軸夾角滿足公式，其中為外部光源相對于待測薄膜的入射角，和分別對應(yīng)前透鏡(12)的后焦面焦距和后透鏡(13)的前焦面焦距；垂直成像單元(18)與偏振態(tài)分析單元(22)采用共光軸擺放；從而實現(xiàn)儀器的寬視場清晰成像和高分辨率測量；

所述偏振態(tài)分析單元(22)用于對垂直成像單元(18)出射的光束進行偏振態(tài)分析，從而測得待測樣品的橢偏參數(shù)。

進一步的，所述起偏臂包括準直透鏡(5)和偏振態(tài)產(chǎn)生單元PSG(7)，兩者同光軸設(shè)置，所述準直透鏡用于對外部光源入射光進行準直，送入偏振態(tài)產(chǎn)生單元PSG(7)實現(xiàn)偏振態(tài)的調(diào)制。

進一步的，所述偏振態(tài)產(chǎn)生單元PSG(7)包括起偏器(6)，此時對應(yīng)偏振態(tài)分析單元(22)由旋轉(zhuǎn)的相位補償器(20)和檢偏器(21)組成；

進一步的，所述偏振態(tài)產(chǎn)生單元PSG(7)由起偏器(6)和旋轉(zhuǎn)的相位補償器(28)組成，此時對應(yīng)偏振態(tài)分析單元由檢偏器(21)組成。

進一步的，所述偏振態(tài)產(chǎn)生單元(7)由依序共光軸設(shè)置的起偏器、前鐵電液晶器件、1/4波片和后鐵電液晶器件(4)組成，此時對應(yīng)偏振態(tài)分析單元(22)由鐵電液晶器件(5)、1/4波片(6)、鐵電液晶器件(7)和檢偏器(8)共光軸依次擺放；通過控制4個鐵電液晶器件的電壓方向，產(chǎn)生鐵電相和順電相2種不同狀態(tài)，從而產(chǎn)生4種不同偏振狀態(tài)的偏振光，經(jīng)偏振態(tài)分析單元獲得待測樣品的穆勒矩陣M中的全部16個元素。

進一步的，所述偏振態(tài)產(chǎn)生單元(7)由起偏器(6)和旋轉(zhuǎn)的相位補償器(28)組成，此時對應(yīng)偏振態(tài)分析單元由旋轉(zhuǎn)的相位補償器(20)和檢偏器(21)組成，且相位補償器(28)和相位補償器(20)的快軸以一定的轉(zhuǎn)速比同步旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)速比優(yōu)選為5:1、5:2和5:3。

進一步的，所述外部光源包括光源(1)、波長選擇器(2)、光纖耦合器(3)和輸出光纖(4)；光源(1)產(chǎn)生的光經(jīng)波長選擇器(2)轉(zhuǎn)變?yōu)閱尾ㄩL光，經(jīng)光纖耦合器(3)送輸出光纖(4)，輸出光纖(4)為外部光源的輸出端。

進一步的，還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)與同步設(shè)置相連，所述同步裝置與設(shè)在起偏臂(8)中第一中空電機(29)和檢偏臂(24)中第二中空電機(19)相連，用于控制兩臂內(nèi)的相位補償器以一定的轉(zhuǎn)速比同步旋轉(zhuǎn)，進而實現(xiàn)偏振態(tài)的調(diào)制和解調(diào)。

按照本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提出一種納米結(jié)構(gòu)薄膜大面積高分辨率寬視場在線測量方法，包括如下步驟：

(1)將待測納米結(jié)構(gòu)薄膜置于樣品臺上；

(2)調(diào)節(jié)成像光路，在面陣探測器上得到樣品待測區(qū)域的清晰成像；

(3)將單波長平行光束經(jīng)過偏振態(tài)產(chǎn)生單元進行調(diào)制后，獲得橢圓偏振光投射至待測納米結(jié)構(gòu)薄膜表面；

(4)對待測納米結(jié)構(gòu)薄膜表面反射光進行偏振態(tài)解調(diào)后，進入到面陣探測器中，得到不同偏振狀態(tài)下反射光強信號；

(5)根據(jù)第(4)步得到的反射光強信號，計算得到待測納米結(jié)構(gòu)薄膜對應(yīng)面陣探測器上每個像素點處的測量橢偏參數(shù)，所有像素點對應(yīng)的測量橢偏參數(shù)構(gòu)成整個視場區(qū)域內(nèi)待測樣品的成像橢偏測量數(shù)據(jù).

(6)改變?nèi)肷涔馐牟ㄩL以及入射光束的入射角，轉(zhuǎn)動樣品臺以改變?nèi)肷涔馐c待測納米結(jié)構(gòu)薄膜之間所成方位角；重復(fù)第(2)步～第(5)步，可以計算得到不同波長、入射角和方位角配置下的實際成像橢偏數(shù)據(jù)；

(7)在給定的波長、入射角和方位角配置下，計算待測納米結(jié)構(gòu)薄膜對應(yīng)的理論成像橢偏數(shù)據(jù)；當樣品為薄膜時，采用菲涅爾公式進行計算；當樣品為納米結(jié)構(gòu)時，采用嚴格耦合波分析(RCWA)、有限元法(FEM)、邊界元法(BEM)或者有限時域差分法(FDTD)進行計算；

(8)對實際測量得到的成像光譜橢偏數(shù)據(jù)上任意像素點進行計算，可以得到該像素點處對應(yīng)的納米結(jié)構(gòu)的待測參數(shù)值；完成所有像素點對應(yīng)的納米結(jié)構(gòu)的待測參數(shù)值求解，最終得到整個視場區(qū)域內(nèi)待測納米結(jié)構(gòu)的三維顯微形貌。

本發(fā)明所述三維顯微形貌包括納米三維結(jié)構(gòu)橫向分布的尺寸和縱向的高度。所述橢偏參數(shù)包括測量待測樣品的振幅比角、相位差角和測量待測樣品的全穆勒矩陣M。

本發(fā)明提供的納米結(jié)構(gòu)薄膜幾何參數(shù)大面積高分辨率寬視場在線測量裝置，其特征在于，該裝置在傳統(tǒng)光譜橢偏儀的起偏光路中增設(shè)波長選擇器(如單色儀、聲光可調(diào)濾波器或者液晶可調(diào)濾波器)，以實現(xiàn)波長的連續(xù)調(diào)節(jié)，在檢偏光路中增設(shè)有兩步成像光路系統(tǒng)，分別對應(yīng)中繼成像單元和垂直成像單元，同時將檢偏光路中的線陣探測器(如光譜儀)替換為面陣探測器(如CCD或者CMOS相機)，以收集整個成像視場區(qū)域內(nèi)待測納米結(jié)構(gòu)薄膜的成像光譜橢偏測量數(shù)據(jù)。在獲得待測樣品的成像光譜橢偏測量數(shù)據(jù)之后，通過對圖像上各個像素點進行獨立的橢偏測試，可以準確實時地重構(gòu)出包含整個成像視場的大面積區(qū)域內(nèi)待測納米結(jié)構(gòu)薄膜的幾何參數(shù)三維顯微形貌與光學(xué)常數(shù)三維顯微形貌。

與專利CN201410733437.6中公開的成像光譜橢偏測量裝置相比，本發(fā)明提供的測量裝置具有與其相當?shù)目v向分辨率(取決于光譜橢偏儀的測量精度)。所不同的是，專利CN201410733437.6中公開的成像光譜橢偏測量裝置的橫向分辨率較低且無法實現(xiàn)寬視場清晰成像，而本發(fā)明提供的測量裝置可以同時實現(xiàn)高橫向分辨率測量與包含整個成像視場區(qū)域的寬視場清晰成像。這是由于專利CN201410733437.6中公開的成像光譜橢偏測量裝置，其成像光路本質(zhì)上是一傾斜鏡面成像系統(tǒng)，傾斜角度即入射光束光軸與待測樣品表面法線間的夾角θ一般在布魯斯特角附近(對于不同的材料，θ取值一般在55°～75°)。在傾斜成像模式下，由于系統(tǒng)焦深的限制，整個成像視場內(nèi)待測樣品表面清晰的區(qū)域的只是一條狹長的帶狀區(qū)域，在此區(qū)域之外的樣品表面都是模糊的。能夠清晰成像帶狀區(qū)域的寬度與成像系統(tǒng)中成像透鏡的數(shù)值孔徑(NA)及sinθ成反比。顯然，在θ一定的情況下，NA越小，清晰成像區(qū)域越寬。然而，NA越大，系統(tǒng)的橫向分辨率越低。

本發(fā)明提供的兩步成像光路系統(tǒng)的成像原理如圖1所示。其中，θ為入射角(反射角)，透鏡3和透鏡4構(gòu)成中繼成像單元2；透鏡7和透鏡8構(gòu)成垂直成像單元6。透鏡3和透鏡4的光軸重合采用共軛焦距布置，透鏡7和透鏡8的光軸重合采用共軛焦距布置，透鏡7的前焦距與透鏡4的后焦距亦采用共軛布置。中繼成像單元的光軸與垂直成像單元的光軸之間成一定夾角θ′，θ′和θ之間的關(guān)系由下式確定：

其中f₁和f₂分別對應(yīng)透鏡3和透鏡4的焦距，f₂/f₁同時也是中繼成像單元的放大倍率。樣品待測區(qū)域1位于透鏡3的前焦面處，經(jīng)過中繼成像單元2之后得到的物像5位于透鏡4的后焦面處，同時也位于透鏡7的前焦面處。物像5經(jīng)過垂直成像單元6之后得到物像9，物像9進一步被面陣探測器的感光面獲取并進行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。

在本發(fā)明提供的兩步成像光路系統(tǒng)中透鏡3的數(shù)值孔徑NA₁決定了整個成像系統(tǒng)的橫向分辨率，其數(shù)值可由下式估計：

其中c為常數(shù)，λ為照明光波長，ε為成像系統(tǒng)能夠分別的最小橫向距離(可根據(jù)設(shè)計要求來定)。在非相干照明條件下，c＝0.61；在相干照明條件下，c＝0.77。透鏡7的主要用途是盡可能多地收集從中繼成像單元出射的光束，其數(shù)值孔徑NA₂的取值可由下式估計：

NA₂＝nsinθ′ (3)

其中n為物空間媒質(zhì)折射率。當媒質(zhì)為空氣時，n＝1。透鏡4和透鏡8的選擇主要兼顧整個成像系統(tǒng)的放大倍率M：

其中f₃和f₄分別對應(yīng)透鏡7和透鏡8的焦距，f₄/f₃為垂直成像單元的放大倍率。為了使得檢偏光路緊湊，一般中繼成像單元的放大倍率f₂/f₁≤1。

作為上述技術(shù)方案的改進，本發(fā)明裝置具體包括光源，波長選擇器，光纖耦合器，引出光纖，準直鏡，偏振態(tài)產(chǎn)生單元(PSG)，起偏臂，用于放置待測納米結(jié)構(gòu)薄膜的旋轉(zhuǎn)樣品臺，角度計，中繼成像單元，垂直成像單元，偏振態(tài)分析單元(PSA)，檢偏臂，面陣探測器，控制器，同步裝置，以及計算機。光源、波長選擇器和光纖耦合器位于同一光路上，三者之間通過光纖連接，引出光纖的一端連接在光纖耦合器上，從引出光纖另一端引出的光束位于準直鏡的焦點位置。準直鏡和偏振態(tài)產(chǎn)生單元位于起偏光路，并且安裝在起偏臂上；中繼成像單元、垂直成像單元和偏振態(tài)分析單元位于檢偏光路，并且安裝在檢偏臂上。起偏臂和檢偏臂以相同的傾角θ對稱布置于角度計上，其中的偏振態(tài)產(chǎn)生單元與偏振態(tài)分析單元由控制器控制并與計算機相連。檢偏光路中的垂直成像單元和偏振態(tài)分析單元采用共光軸設(shè)計，其光軸與中繼成像單元光軸成一定夾角θ′，且該角度可以通過安裝在檢偏臂上的角度計進行調(diào)節(jié)。樣品的待測區(qū)域位于中繼成像單元的前端焦點上，中繼成像單元與垂直成像單元之間焦距采用共軛布置，面陣探測器安裝在垂直成像單元的后端焦平面之后，以保證采集圖像的清晰度。

本發(fā)明提供的利用上述裝置進行納米結(jié)構(gòu)薄膜光學(xué)常數(shù)以及膜厚、納米結(jié)構(gòu)特征線寬、線高、側(cè)壁角等幾何參數(shù)大面積、高分辨率、寬視場、在線測量的方法，具體包括以下步驟：

第1步將待測納米結(jié)構(gòu)薄膜置于旋轉(zhuǎn)樣品臺上，調(diào)試光路，使面陣探測器獲得待測區(qū)域的清晰成像；

第2步由光源發(fā)出的光束先后經(jīng)過波長選擇器和準直透鏡成為單色平行光束，再經(jīng)過偏振態(tài)產(chǎn)生單元得到橢圓偏振光束后投射至待測納米結(jié)構(gòu)薄膜表面；

第3步橢圓偏振光束經(jīng)過待測納米結(jié)構(gòu)薄膜表面反射后，先后經(jīng)過中繼成像單元與垂直成像單元，再經(jīng)過偏振態(tài)分析單元，最后進入面陣探測器。利用面陣探測器收集得到反射光(當待測樣品為周期性納米結(jié)構(gòu)時，反射光對應(yīng)為測納米結(jié)構(gòu)的零級衍射光)對應(yīng)的光強信號，通過控制偏振態(tài)產(chǎn)生單元與偏振態(tài)分析單元以收集得到不同偏振狀態(tài)下反射光的光強信號；

第4步根據(jù)第3步收集到的反射光的光強信號，計算得到待測納米結(jié)構(gòu)薄膜對應(yīng)面陣探測器上每個像素點處的測量橢偏參數(shù)(即振幅比角Ψ和相位差角Δ或者穆勒矩陣M)，所有像素點對應(yīng)的測量橢偏參數(shù)構(gòu)成整個視場區(qū)域內(nèi)待測樣品的成像橢偏測量數(shù)據(jù)；

第5步利用波長選擇器改變?nèi)肷涔馐牟ㄩLλ，轉(zhuǎn)動起偏臂和檢偏臂以改變?nèi)肷涔馐娜肷浣铅?需要同時調(diào)整中繼成像單元光軸與垂直成像單元光軸之間的夾角θ′)，轉(zhuǎn)動樣品臺以改變?nèi)肷涔馐c待測納米結(jié)構(gòu)薄膜之間所成方位角φ(當待測樣品為薄膜時，方位角φ可以固定為任意值；當待測樣品為周期性納米結(jié)構(gòu)時，方位角φ定義為入射面與樣品表面交線同待測納米結(jié)構(gòu)周期方向所成角度)；重復(fù)第2步～第4步，得到不同波長、入射角和方位角配置下的成像橢偏測量數(shù)據(jù)；

第6步在給定的波長、入射角和方位角配置下，計算待測納米結(jié)構(gòu)薄膜對應(yīng)的理論橢偏參數(shù)；

第7步將第6步計算得到的理論橢偏參數(shù)與第5步得到的成像橢偏測量數(shù)據(jù)上每個像素點或者每組像素點對應(yīng)的測量橢偏參數(shù)進行匹配，從中提取出對應(yīng)像素點處的納米結(jié)構(gòu)薄膜的待測參數(shù)；所有像素點對應(yīng)的納米結(jié)構(gòu)薄膜的待測參數(shù)值，最終構(gòu)成整個視場區(qū)域內(nèi)待測納米結(jié)構(gòu)薄膜的三維顯微形貌。

本發(fā)明提供的納米結(jié)構(gòu)薄膜大面積、高分辨率、寬視場、在線測量裝置及測量方法，是在傳統(tǒng)光譜橢偏儀的基礎(chǔ)上，通過在起偏光路中增設(shè)有波長選擇器，以實現(xiàn)波長的連續(xù)調(diào)節(jié)，在檢偏光路中引入兩步成像光路系統(tǒng)，即中繼成像單元和垂直成像單元，并將檢偏光路中的線陣探測器用面陣探測器來代替，以收集整個成像視場區(qū)域內(nèi)待測納米結(jié)構(gòu)薄膜的成像光譜橢偏測量數(shù)據(jù)。通過選擇合適數(shù)值孔徑和放大倍率的透鏡，可以同時實現(xiàn)寬視場清晰成像與高橫向分辨率測量。通過對成像光譜橢偏測量數(shù)據(jù)上各個像素點進行獨立的橢偏測試，可以準確實時地重構(gòu)出包括整個成像視場的大面積區(qū)域內(nèi)待測納米結(jié)構(gòu)薄膜的三維顯微形貌。同時，本發(fā)明提供的測量裝置及測量方法本質(zhì)上仍然是一種光學(xué)測量方法，滿足納米制造特別是大規(guī)模納米結(jié)構(gòu)薄膜制造過程中的光學(xué)常數(shù)(折射率n和消光系數(shù)k)與厚度、納米結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)如特征線寬、線高、側(cè)壁角、周期間距、套刻誤差、以及線邊粗糙度和線寬粗糙度的在線測量，本發(fā)明的大面積、快速、低成本、非破壞性精確測量的優(yōu)勢，將在規(guī)模納米制造中的在線工藝監(jiān)測與優(yōu)化控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的兩步成像光路系統(tǒng)成像原理示意圖；

圖2是本發(fā)明提供測量待測樣品的振幅比角Ψ和相位差角Δ時偏振態(tài)產(chǎn)生單元(PSG)與偏振態(tài)分析單元(PSA)的實施方案示意圖；

圖3是本發(fā)明提供測量待測樣品的全穆勒矩陣M時偏振態(tài)產(chǎn)生單元(PSG)與偏振態(tài)分析單元(PSA)的實施方案示意圖；

圖4是本發(fā)明提供的用于測量待測樣品振幅比角Ψ和相位差角Δ的測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明提供的用于測量待測樣品全穆勒矩陣M的測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是典型薄膜樣品示意圖；

圖7是光刻工藝中的典型納米結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

為了便于描述，同時結(jié)合橢偏測量方法的特點，在說明具體實施方式時，分為兩部分進行，分別是：(1)成像光譜橢偏數(shù)據(jù)測量部分；(2)測量數(shù)據(jù)分析部分。其中數(shù)據(jù)測量部分，根據(jù)儀器測量參數(shù)的不同，分別說明測量待測樣品的振幅比角Ψ和相位差角Δ儀器的具體實施方式與測量待測樣品的全穆勒矩陣M儀器的具體實施方式。

根據(jù)儀器測量參數(shù)的不同，本發(fā)明裝置中的偏振態(tài)產(chǎn)生單元和偏振態(tài)分析單元具體可分為兩種實施方案：(1)測量待測樣品的振幅比角Ψ和相位差角Δ，其實施方案如圖2所示。其中，偏振態(tài)產(chǎn)生單元由起偏器1組成，此時對應(yīng)偏振態(tài)分析單元由旋轉(zhuǎn)補償器2和檢偏器3組成。另外，偏振態(tài)產(chǎn)生單元也可由起偏器1和旋轉(zhuǎn)補償器2組成，此時對應(yīng)偏振態(tài)分析單元由檢偏器3組成。這兩種方案測量樣品振幅比角Ψ和相位差角Δ的原理是等價的。(2)測量待測樣品的全穆勒矩陣M，其實施方案如圖3所示。其中，偏振態(tài)產(chǎn)生單元由起偏器1和旋轉(zhuǎn)補償器2組成，此時對應(yīng)偏振態(tài)分析單元由旋轉(zhuǎn)補償器3和檢偏器4組成，且旋轉(zhuǎn)補償器2和旋轉(zhuǎn)補償器3的快軸以一定的轉(zhuǎn)速比同步旋轉(zhuǎn)，常用的轉(zhuǎn)速比有5:1、5:2和5:3。另外，偏振態(tài)產(chǎn)生單元也可以由起偏器1、鐵電液晶器件2、1/4波片3和鐵電液晶器件4組成，此時對應(yīng)偏振態(tài)分析單元由鐵電液晶器件5、1/4波片6、鐵電液晶器件7和檢偏器8組成。4個鐵電液晶器件均可以通過控制電壓在2種不同狀態(tài)之間切換，使得偏振態(tài)產(chǎn)生單元可以產(chǎn)生4種不同偏振狀態(tài)的偏振光，對應(yīng)偏振態(tài)分析單元可以分析4種不同偏振光的偏振態(tài)，進而獲得待測樣品的全穆勒矩陣。

(1)成像光譜橢偏數(shù)據(jù)測量

圖4為本發(fā)明提供的用于測量待測樣品振幅比角Ψ和相位差角Δ的測量裝置。主要包括光源1，波長選擇器2，光纖耦合器3，輸出光纖4，準直透鏡5，起偏器6，偏振態(tài)產(chǎn)生單元7，起偏臂8，旋轉(zhuǎn)樣品臺9，待測納米結(jié)構(gòu)薄膜10，角度計11，前透鏡12，后透鏡13，中繼成像單元14，角度計15，高數(shù)值孔徑物鏡16，鏡筒透鏡17，垂直成像單元18，中空電機19，相位補償器20，檢偏器21，偏振態(tài)分析單元22，面陣探測器23，檢偏臂24，同步裝置25，控制器26，計算機27。

光源1、波長選擇器2和光纖耦合器3位于同一光路上，三者之間通過光纖連接，輸出光纖4的一端連接在光纖耦合器上，從輸出光纖另一端引出的光束位于準直鏡5的焦點位置，準直透鏡5和偏振態(tài)產(chǎn)生單元7中的起偏器6位于起偏光路上，且固定在起偏臂8上。前透鏡12和后透鏡13在同一光路上，且兩個透鏡焦距共軛擺放組成中繼成像單元14。起偏臂8和中繼成像單元14遵守光的反射原理，以相同的傾角對稱布置于角度計11上，且待測納米結(jié)構(gòu)薄膜10位前透鏡12的前焦面處。

垂直成像單元18由高數(shù)值孔徑物鏡16和鏡筒透鏡17組成，其中垂直成像單元18與中繼成像單元14依據(jù)公式(1)描述的夾角放置在角度計15的兩側(cè)。安裝在中空電機19上的相位補償器20和檢偏器21共同組成偏振態(tài)分析單元22，垂直成像單元18、偏振態(tài)分析單元22和面陣探測器23位于同一條光路上，同中繼成像單元14一起固定在檢偏臂上24。面陣探測器23感光芯片位于鏡筒透鏡17的后焦面上。

計算機27通過控制器26來控制中空電機19旋轉(zhuǎn)，同時操作同步裝置25來捕捉旋轉(zhuǎn)電機19發(fā)出的高電平信號，從而觸發(fā)面陣探測器23，進行數(shù)據(jù)的采集和存儲。

圖5為本發(fā)明提供的用于測量待測樣品全穆勒矩陣M的測量裝置。主要包括光源1，波長選擇器2，光纖耦合器3，輸出光纖4，準直透鏡5，起偏器6，中空電機28，相位補償器29，偏振態(tài)產(chǎn)生單元7，起偏臂8，旋轉(zhuǎn)樣品臺9，待測納米結(jié)構(gòu)薄膜10，角度計11，前透鏡12，后透鏡13，中繼成像單元14，角度計15，高數(shù)值孔徑物鏡16，鏡筒透鏡17，垂直成像單元18，中空電機19，相位補償器20，檢偏器21，偏振態(tài)分析單元22，面陣探測器23，檢偏臂24，同步裝置25，控制器26，計算機27，相位補償器28和中空電機29。

光源1、波長選擇器2和光纖耦合器3位于同一光路上，三者之間通過光纖連接，輸出光纖4的一端連接在光纖耦合器上，從輸出光纖另一端引出的光束位于準直鏡5的焦點位置，準直透鏡5和偏振態(tài)產(chǎn)生單元7中的起偏器6位于起偏光路上，且固定在起偏臂8上。前透鏡12和后透鏡13在同一光路上，且兩個透鏡焦距共軛擺放組成中繼成像單元14。起偏臂8和中繼成像單元14遵守光的反射原理，以相同的傾角對稱布置于角度計11上，且待測納米結(jié)構(gòu)薄膜10位前透鏡12的前焦面處。

垂直成像單元18由高數(shù)值孔徑物鏡16和鏡筒透鏡17組成，其中垂直成像單元18與中繼成像單元14依據(jù)公式(1)描述的夾角放置在角度計15的兩邊。安裝在中空電機19上的相位補償器20和檢偏器21共同組成偏振態(tài)分析單元22，垂直成像單元18、偏振態(tài)分析單元22和面陣探測器23位于同一條光路上，同中繼成像單元14一起固定在檢偏臂上24。面陣探測器23的感光芯片位于鏡筒透鏡17的后焦面上。

計算機27通過控制器26來控制中空電機28和中空電機19分別帶動相位補償器29和相位補償器20以一定的轉(zhuǎn)速比同步旋轉(zhuǎn)，常用的轉(zhuǎn)速比有5:1、5:2和5:3。同時操作同步裝置25來捕捉兩個中空電機同步的HOME位信號，觸發(fā)面陣探測器23進行數(shù)據(jù)的采集和存儲。

在本發(fā)明提供的兩種儀器具體實施例中，所述的光源1可以選用氙燈光源，也可以選用激光光源。

在本發(fā)明提供的兩種儀器具體實施例中，所述的波長選擇器2可選用單色儀、聲光可調(diào)濾波器或者液晶可調(diào)濾波器等具有波長選擇功能的相關(guān)設(shè)備。

在本發(fā)明提供的兩種儀器具體實施例中，所述的起偏器6和檢偏器21為可以將任意光束變?yōu)榫€偏振光或者檢測光的偏振狀態(tài)的偏振器件。

在本發(fā)明提供的兩種儀器具體實施例中，所述的相位補償器20和28為可以在兩個互相垂直的方向上產(chǎn)生一定相位延遲差的光學(xué)各項異性器件。

在本發(fā)明提供的兩種儀器具體實施例中，所述高數(shù)值孔徑成像物鏡16為無限遠光學(xué)設(shè)計無應(yīng)力平場半復(fù)消色差或無應(yīng)力平場復(fù)消色差物鏡。

在本發(fā)明提供的兩種儀器具體實施例中，所述的面陣探測器23可以采用CCD相機或者CMOS相機。

利用上述測量裝置對待測納米結(jié)構(gòu)薄膜進行測量以獲得其成像光譜橢偏測量數(shù)據(jù)主要包括以下步驟：

第1步將待測納米結(jié)構(gòu)薄膜10置于旋轉(zhuǎn)樣品臺9上；

第2步調(diào)節(jié)儀器成像光路，使得面陣探測器23可以獲得樣品待測區(qū)域的清晰成像；

第3步由光源1發(fā)出的光經(jīng)波長選擇器2之后變?yōu)閱紊猓瑔紊饨?jīng)光纖耦合器3和引出光纖4引入到起偏臂8一端，后經(jīng)過準直鏡5變?yōu)槠叫泄馐?，再?jīng)過偏振態(tài)產(chǎn)生單元7進行偏振態(tài)調(diào)制后入射至待測納米結(jié)構(gòu)薄膜10；

第4步平行光束經(jīng)過待測納米結(jié)構(gòu)薄膜10表面反射后，先后經(jīng)過中繼成像單元14和垂直成像單元18，再經(jīng)過偏振態(tài)分析單元22進行偏振態(tài)解調(diào)后，進入到面陣探測器23中，面陣探測器采集到的圖像最終傳遞到計算機27中。計算機根據(jù)面陣探測器采集到的圖像得到反射光對應(yīng)的光強信號，通過控制器26控制偏振態(tài)產(chǎn)生單元與偏振態(tài)分析單元可以得到不同偏振狀態(tài)下反射光的光強信號；

第5步根據(jù)第4步得到的反射光的光強信號，計算得到待測納米結(jié)構(gòu)薄膜10對應(yīng)面陣探測器23上每個像素點處的測量橢偏參數(shù)，所有像素點對應(yīng)的測量橢偏參數(shù)構(gòu)成整個視場區(qū)域內(nèi)待測樣品的成像橢偏測量數(shù)據(jù)。

面陣探測器上每一個像素點處的數(shù)據(jù)采集原理都是一樣的，具體地可以面陣探測器上任意第m行和第n列對應(yīng)的像素點處的數(shù)據(jù)采集為例。

對于圖4所示測量裝置，其反射光束與入射光束對應(yīng)的斯托克斯向量S_out，S_in之間的關(guān)系式為：

S_out＝[M_AR(θ_A)]·[R(-θ_C)M_C(δ)R(θ_C)]·M_S·[R(-θ_P)M_P]·S_in (5)

其中M_P、M_A、M_C(δ)和M_S分別為起偏器6、檢偏器21、相位補償器20和待測納米結(jié)構(gòu)薄膜10對應(yīng)的穆勒矩陣；δ為相位補償器對應(yīng)的相位延遲量；R(α)為旋轉(zhuǎn)角為α(α＝θ_P,θ_A,θ_C)的旋轉(zhuǎn)穆勒矩陣；θ_P和θ_A分別為起偏器和檢偏器的透光軸方位角(即透光軸方向與入射面夾角)，θ_C為相位補償器的快軸方位角(即快軸方向與入射面夾角)，且θ_C＝ωt-C_S，ω為相位補償器的旋轉(zhuǎn)角頻率，C_S表示相位補償器的快軸初始方位角。將表達式(5)展開可以得到反射光束對應(yīng)的光強表達式：

由表達式(6)可知，待測納米結(jié)構(gòu)薄膜對應(yīng)面陣探測器任意第m行和第n列像素點處采集到的光強信號是隨時間變化的周期性信號，因此可以對其進行傅立葉分析，而且由此得到的光強信號的諧波系數(shù)是對應(yīng)參數(shù)cos2Ψ、sin2ΨcosΔ和sin2ΨsinΔ的線性函數(shù)。由此可知，在采集得到反射光束的光強信號之后，通過對其進行傅里葉分析，由光強信號的諧波系數(shù)可以得到cos2Ψ、sin2ΨcosΔ和sin2ΨsinΔ的值，并可以進一步求得全部取值范圍內(nèi)的振幅比角Ψ(-180°≤Ψ≤180°)和相位差角Δ(0°≤Ψ≤90°)。通過對面陣探測器所有像素點處采集得到的光強信號進行上述傅立葉分析便可以得到整個視場區(qū)域內(nèi)待測納米結(jié)構(gòu)薄膜的成像橢偏測量數(shù)據(jù)。此外，除了對面陣探測器上每個像素點進行傅立葉分析之外，還可以同時對多個像素點進行傅立葉分析以提高采集到的光強信號的信噪比。

對于圖5所示測量裝置，其反射光束與入射光束對應(yīng)的斯托克斯向量S_out，S_in之間的關(guān)系式為：

其中M_P，M_A，M_C1(δ₁)，M_C2(δ₂)和M_S分別為起偏器5、檢偏器21、偏振態(tài)產(chǎn)生單元相位補償器28、偏振態(tài)分析單元相位補償器20和待測納米結(jié)構(gòu)薄膜10對應(yīng)的穆勒矩陣；δ₁和δ₂分別為偏振態(tài)產(chǎn)生單元與偏振態(tài)分析單元相位補償器對應(yīng)的相位延遲量；R(α)為旋轉(zhuǎn)角為α(α＝θ_P,θ_A,θ_C1,θ_C2)的旋轉(zhuǎn)穆勒矩陣；θ_P和θ_A分別為起偏器和檢偏器的透光軸方位角，θ_C1和θ_C2分別為偏振態(tài)產(chǎn)生單元與偏振態(tài)分析單元相位補償器的快軸方位角，且θ_C1＝ω₁t-C_S1，θ_C2＝ω₂t-C_S2，ω₁和ω₂為兩個相位補償器的旋轉(zhuǎn)角頻率，C_S1和C_S2為兩個相位補償器的快軸初始方位角。在數(shù)據(jù)采集過程中偏振態(tài)產(chǎn)生單元相位補償器與偏振態(tài)分析單元相位補償器的快軸以一定的轉(zhuǎn)速比ω₁:ω₂同步旋轉(zhuǎn)，常用的轉(zhuǎn)速比有5:1、5:2和5:3。將式(7)展開可以得到反射光束對應(yīng)的光強表達式：

其中c_k＝cos²(δ_k/2)，s_k＝sin²(δ_k/2)及K_i均為中間變量，M_ij為待測納米結(jié)構(gòu)薄膜對應(yīng)的穆勒矩陣M_S中的元素(i,j＝1,2,3,4；k＝1,2)。

由光強信號的時域表達式(8)和(9)可知，待測納米結(jié)構(gòu)薄膜對應(yīng)面陣探測器上任意第m行和第n列像素點處采集到的光強信號是隨時間變化的周期性信號，因此可以對其進行傅立葉分析，而且由此得到的光強信號的諧波系數(shù)是對應(yīng)穆勒矩陣元素的線性函數(shù)。由此可知，在采集得到反射光束的光強信號之后，通過對其進行傅立葉分析，由光強信號的諧波系數(shù)便可以得到面陣探測器上對應(yīng)像素點處待測納米結(jié)構(gòu)薄膜的穆勒矩陣元素。通過對面陣探測器所有像素點處采集得到的光強信號進行上述傅立葉分析可以得到整個視場區(qū)域內(nèi)待測納米結(jié)構(gòu)薄膜的成像穆勒矩陣測量數(shù)據(jù)。此外，對于各向同性待測樣品，其穆勒矩陣理論上應(yīng)為：

其中R為待測樣品的反射率。顯然，當待測樣品為各向同性樣品時，利用圖5所示測量裝置在獲得其穆勒矩陣之后，也可以求得它對應(yīng)的振幅比角Ψ與相位差角Δ。

第6步利用波長選擇器2改變?nèi)肷涔馐牟ㄩLλ，通過角度計11調(diào)節(jié)起偏臂8與檢偏臂24之間的傾角以改變?nèi)肷涔馐娜肷浣铅?需要同時通過角度計15調(diào)節(jié)中繼成像單元14與垂直成像單元18光軸之間的夾角θ′)，轉(zhuǎn)動樣品臺9以改變?nèi)肷涔馐c待測納米結(jié)構(gòu)薄膜10之間所成方位角φ；重復(fù)第2步～第5步，可以得到不同波長、入射角和方位角配置下的成像橢偏測量數(shù)據(jù)。

(2)測量數(shù)據(jù)分析

在獲得待測納米結(jié)構(gòu)薄膜的成像光譜橢偏測量數(shù)據(jù)之后便是對其進行分析，以便從測量數(shù)據(jù)中提取出樣品的光學(xué)常數(shù)以及膜厚、納米結(jié)構(gòu)特征線寬、線高、側(cè)壁角等待測參數(shù)。測量數(shù)據(jù)分析主要包括以下步驟：

第7步在給定的波長λ、入射角θ和方位角φ配置下計算待測納米結(jié)構(gòu)薄膜對應(yīng)的理論成像橢偏數(shù)據(jù)；

待測納米結(jié)構(gòu)薄膜對應(yīng)的理論成像橢偏數(shù)據(jù)的計算，根據(jù)樣品的特性可以采用不同的計算方法。具體而言，當樣品為薄膜時，可以直接利用菲涅爾公式進行計算；而當樣品為納米結(jié)構(gòu)時，可以采用嚴格耦合波分析(RCWA)、有限元法(FEM)、邊界元法(BEM)或者有限時域差分法(FDTD)等進行計算，下面分析說明。

圖6為一典型薄膜樣品，它是在基底之上的一層薄膜。其中基底層的復(fù)折射率為N₂，薄膜層的復(fù)折射率為N₁，其厚度為d，N₀為薄膜樣品周圍介質(zhì)的折射率。當周圍介質(zhì)為空氣時，N₀＝1。復(fù)折射率N的定義為N＝n-ik，n和k分別為介質(zhì)的折射率和消光系數(shù)，i為虛數(shù)單位。一般情況下，薄膜層的光學(xué)常數(shù)N₁及其厚度d為待測參數(shù)。圖6中，θ₀表示入射角(θ＝θ₀)，θ₁為光束從周圍介質(zhì)進入薄膜層之后的折射角，θ₂為光束從薄膜層進入基底層之后的折射角。根據(jù)斯涅耳定律可知：

N₀sinθ₀＝N₁sinθ₁＝N₂sinθ₂ (11)

根據(jù)菲涅爾公式可以求得光束在薄膜層上表面處p光(垂直于入射面的電場分量)和s光(平行于入射面的電場分量)對應(yīng)的幅值反射系數(shù)r_01,p和r_01,s：

同理，根據(jù)菲涅爾公式也可以求得光束在薄膜層與基底層之間的界面處p光和s光對應(yīng)的幅值反射系數(shù)r_12,p和r_12,s：

根據(jù)公式(12)-(15)可以求得光束入射至薄膜樣品反射之后，對應(yīng)p光和s光對應(yīng)的幅值反射系數(shù)r_pp和r_ss：

其中β＝2πdN₁cosθ₁/λ。由公式(16)和(17)進一步可以求得振幅比角Ψ和相位差角Δ，即：

由所求得的振幅比角Ψ和相位差角Δ，根據(jù)公式(10)可以進一步求得樣品對應(yīng)的穆勒矩陣M。

圖7為一光刻工藝中的典型周期性納米結(jié)構(gòu)，選用RCWA方法計算其對應(yīng)的穆勒矩陣M，主要計算步驟包括：

(i)由麥克斯韋方程求得入射區(qū)和透射區(qū)的電磁場表達式；

(ii)對光柵區(qū)域的介電常數(shù)和電磁場進行傅立葉展開，然后由麥克斯韋方程或者亥姆霍茲方程導(dǎo)出耦合波方程組；

(iii)在光柵區(qū)域的上下邊界運用電磁場邊界條件，通過一定的矩陣運算便可以求得各級次衍射波的幅值系數(shù)。根據(jù)所求得的零級衍射波的幅值系數(shù)可以進一步計算出納米光柵結(jié)構(gòu)的瓊斯矩陣J：

其中瓊斯矩陣J的左右兩側(cè)分別表示反射和入射偏振光束對應(yīng)的瓊斯向量，E_p,s分別表示平行和垂直于入射面的電場分量。當測量過程中不存在退偏效應(yīng)時，對應(yīng)的穆勒矩陣M與瓊斯矩陣J之間存在如下關(guān)系式：

其中表示克羅內(nèi)克積，J^*為瓊斯矩陣J的復(fù)共軛矩陣，A^-1為矩陣A的逆矩陣，矩陣A為：

第8步將第7步計算得到的理論成像光譜橢偏數(shù)據(jù)與第6步得到的成像光譜橢偏測量數(shù)據(jù)上每個像素點或者每組像素點對應(yīng)的光譜橢偏測量數(shù)據(jù)進行匹配，從中提取出對應(yīng)像素點處的納米結(jié)構(gòu)薄膜的待測參數(shù)。

納米結(jié)構(gòu)薄膜待測參數(shù)提取過程是一個典型的逆問題求解過程。該逆問題的輸入為待測納米結(jié)構(gòu)薄膜的成像光譜橢偏測量數(shù)據(jù)，輸出為納米結(jié)構(gòu)薄膜的待測參數(shù)值。逆問題的求解目標是，對應(yīng)成像光譜橢偏測量數(shù)據(jù)上任意像素點，能找到一組納米結(jié)構(gòu)薄膜的待測參數(shù)值，使得其理論光譜橢偏數(shù)據(jù)能夠最佳匹配該像素點處的光譜橢偏測量數(shù)據(jù)。仍以面陣探測器上任意第m行和第n列對應(yīng)像素點處的光譜橢偏測量數(shù)據(jù)為例，上述逆問題求解過程用數(shù)學(xué)語言可以表述為：

其中y_ex(λ_i,θ,φ)表示第i(i＝1,2,…,N)個波長點λ_i和入射角θ、方位角φ條件下對應(yīng)的橢偏測量數(shù)據(jù)(可以為振幅比角Ψ和相位差角Δ或者穆勒矩陣元素)；y_cal(p,λ_i,θ,φ)表示對應(yīng)波長λ_i、入射角θ和方位角φ條件下的理論橢偏數(shù)據(jù)，p為納米結(jié)構(gòu)薄膜待測參數(shù)組成的K維向量，Ω為待測參數(shù)取值范圍，為最終的待測參數(shù)提取值；δy表示橢偏測量數(shù)據(jù)的標準差；M為總的數(shù)據(jù)點個數(shù)，當測量參數(shù)為振幅比角Ψ和相位差角Δ時，M＝2N，當測量參數(shù)為穆勒矩陣時，M＝15N。對于公式(22)的求解，具體可以采用諸如Levenberg-Marquardt算法之類的非線性回歸方法，也可以采用專利文獻CN102798342A公開的“一種用于光學(xué)散射測量的基于擬合誤差插值的庫匹配方法”，或者采用陳修國等人在“Improved measurement accuracy in optical scatterometry using correction-based library search”論文中提出的“一種基于修正的庫匹配方法”。

對成像光譜橢偏測量數(shù)據(jù)上任意像素點求解公式(22)，可以得到該像素點處對應(yīng)的納米結(jié)構(gòu)薄膜的待測參數(shù)值。所有像素點對應(yīng)的納米結(jié)構(gòu)薄膜的待測參數(shù)值，最終構(gòu)成了整個視場區(qū)域內(nèi)待測納米結(jié)構(gòu)薄膜的三維顯微形貌。

本發(fā)明并不僅限于上述具體實施方式，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實施方式實施本發(fā)明。因此，凡是采用本發(fā)明的設(shè)計結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計，都落入本發(fā)明保護的范圍。