近几年，在智能终端、可穿戴设备、物联网以及工业4.0等需求的推动下，半导体工业的发展日新月异。传统的半导体测量手段诸如关键尺寸扫描电镜(CD-SEM)、关键尺寸原子力显微镜(CD-AFM)通常具有成本高，测量速度慢等缺点。光衍射技术具有广泛的应用如二元光学、微透镜阵列，光学散射测量是其中应用之一。光学散射测量又称为光学关键尺寸(optical critical dimension，OCD)测量，它利用探测器测量样品的远场区的衍射光谱或椭偏信息，进而反演得到样品的三维形貌信息。该测量方法可以快速测量深度、厚度、边缘粗糙度等大量三维形貌信息以及其他的光学参数，相比CD-SEM、CD-AFM无疑具有更大的优势，并且随着技术的成熟逐步成为主流的关键尺寸测量方法。半导体制造工艺亦在不停地发展，随着工艺节点不断推进，关键尺寸进入纳米量级，衍射极限的问题越来越严重。由于其衍射极限，广泛应用于光学系统的亚波长周期光栅，只能激发为零级衍射。这限制了OCD测量的分辨率。提出了一种利用远程超透镜(far field superlens，FSL)提高亚波长周期光栅衍射的方法，它有可能使OCD测量获得更高分辨率。该方法简单有效，只需在现有OCD测量系统的样品上叠加FSL，硬件上无需做其他的改变。提出了FSL光栅结构以验证该方法，并研究了入射角、层间错位和层间间隙对FSL光栅结构衍射的影响。仿真结果表明，周期为100nm、只能激发零级衍射的硅光栅，在叠加一个FSL后可以产生一阶衍射，在大入射角的情况下甚至产生二阶衍射;基于FSL，对该硅光栅的厚度进行反演分析发现，相对误差仅为0.54％。最后，基于以上结论提出了FSL在OCD测试/分析中应用的原则。