[发明专利]一种晶圆片厚度大量程、高精度快速解算方法

权利要求书

1.一种晶圆片厚度大量程、高精度快速解算方法，包括下列步骤：

S1：确定待测晶圆片在测量波长下的折射率n；

S2：建立待测晶圆片反射光电场矢量的光学模型；

S3：获得傅里叶变换法和希尔伯特变换法的适用区间，方法如下：

选定厚度仿真范围，在此范围内，对不同的厚度值，使用S2的光学模型生成此厚度下的仿真反射光谱并进行厚度解算，厚度解算时，分别采用傅里叶变换法和希尔伯特变换法两种方法进行厚度解算，求出解算厚度值与理论值间的差作为误差，将两种方法解算厚度的标准差作为重复性评价标准，得到两种方法各自的误差曲线；根据各自的误差曲线，寻找傅里叶变换法和希尔伯特变换法的适用区间，得到厚度计算阈值d；

S4：对于待测晶圆片，采集其原始反射光谱，对该原始反射光谱进行中值滤波，滤除基频，获得高频信号；

S5：将待测晶圆样品的高频信号转换到波数域,进行快速傅里叶变换，根据振荡波形快速傅里叶变换曲线的最大幅值对应的横坐标，获得其光学厚度初值D_l；

S6：若光学厚度初值D_l大于d*n，则通过希尔伯特变换法求取待测晶圆片的物理厚度D；否则，通过傅里叶变换法求取待测晶圆片的物理厚度D。

2.根据权利要求1所述的晶圆片厚度大量程、高精度快速解算方法，其特征在于，S1的方法如下：采集标准样的原始反射光谱，通过FFT解算其光学厚度，利用光学厚度除以标准样的物理厚度，得到折射率n。

3.根据权利要求1所述的晶圆片厚度大量程、高精度快速解算方法，其特征在于，S2的方法如下：以待测晶圆片的上表面为0光程基准面，基于Snell定律建立上表面反射光电场矢量模型，获得待测晶圆片反射光电场矢量的光学模型。

4.根据权利要求1所述的晶圆片厚度大量程、高精度快速解算方法，其特征在于，S3中所选定的厚度仿真范围为100um-770um；在此范围内，每间隔10um取一厚度值。

5.根据权利要求1所述的晶圆片厚度大量程、高精度快速解算方法，其特征在于，厚度计算阈值d＝300。

6.根据权利要求1所述的晶圆片厚度大量程、高精度快速解算方法，其特征在于，S6中通过希尔伯特变换法求取待测晶圆片的物理厚度D的方法如下：

S61：提取原始反射光谱的高频信号，通过希尔伯特变换求解相位；

S62：根据相位、折射率求解待测晶圆片的物理厚度：

其中phase_slope为相位曲线的斜率。

7.根据权利要求1所述的晶圆片厚度大量程、高精度快速解算方法，其特征在于，S6中通过傅里叶变换法求取待测晶圆片的物理厚度D的方法如下：

S61：以光学厚度初值D_l对应的光谱信号频率作为中心频率，构建数字带通滤波器；数字带通滤波器选择巴特沃斯滤波器，对原始反射光谱的高频信号进行自适应带通滤波，获得第二次滤波后的振荡波形；

S62：对滤波后的信号加汉明窗进行补零做第二次快速傅里叶变换；进行高斯谱插值，得到精确峰值位置Peak_index：

其中，k_m为第二次快速傅里叶变换的FFT峰值横坐标索引，S为横坐标索引到FFT幅值的映射；

S63：计算待测晶圆片的物理厚度：

其中，Peak_index为高斯谱插值得到的精确峰值位置索引，λ_min为光谱数据波长下限，λ_max为光谱数据波长上限。