[发明专利]一种光谱测量分析中快速傅里叶变换拟合的方法及装置

说明书

本发明涉及一种光谱测量分析中快速傅里叶变换拟合的方法及装置，本发明通过获取待测产品的光谱数据，并对所述光谱数据进行预处理；然后对预处理后的光谱数据进行快速傅里叶变换FFT，得到第一频谱数据；最后根据待测产品的材料以及预估参数范围，从频谱数据库中获取预估参数范围内的待测产品对应的多个第二频谱数据，将第一频谱数据与多个第二频谱数据进行比对，取与第一频谱数据最为接近的一个第二频谱数据对应的初值进行拟合，拟合最优解对应的参数即为待求的待测产品对应的参数。本发明利用频谱MSE对初值容忍度更高的优点，用频谱去拟合参数，以降低对初值的要求。

技术领域

本发明涉及精密光学测量仪器数据分析技术领域，具体涉及一种光谱测量分析中快速傅里叶变换拟合的方法及装置。

背景技术

薄膜测量普遍应用于半导体行业、生物医药行业等领域，测量的主要目的是为了获取薄膜的厚度和光学常数等信息。在半导体制造行业中，常常需要较快的测量速度以及精确的测量结果，以反射率、椭偏等是目前常用的无损测量手段。

反射率、透过率、椭偏参数等通常通过膜厚仪、椭偏仪等设备得到。反射率、透过率是光线从样品表面反射、透过的光强与入射的光强之比；椭偏的测量原理是利用非偏振光源通过偏振态发生器产生偏振光，当光入射到样品表面后，反射光发生偏振态改变，通过检偏器探测样品的椭偏光谱。

得到样品的光谱数据后，通常会采用一定的分析和计算手段，得到样品的厚度和光学常数等信息。

常用的分析手段是通过一定的算法得到待求参数的初值，然后用光谱拟合的方法得到与光谱匹配最好的参数作为最终的结果。得到初值的常用方法是根据参数网格建立光谱库，然后搜索最接近的作为初值；或某些情况下用解析方法、FFT方法等。

光谱拟合方法对初值依赖性很强，如果初值算法给定的初值偏差较大(比如对于Si，偏差50nm则为较大)，则拟合方法就会得到错误的结果。除一些特殊情况外，大部分情况下初值算法都是用建库搜库的方法，而建库的过程可能会很慢，尤其是对于厚膜以及模型复杂的情况。并且经常会出现搜库的结果偏离最终正确值较远的情况，这时常规的光谱拟合就会出错。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种光谱测量分析中快速傅里叶变换拟合的方法及装置。

作为本发明的第一方面，本发明提供一种光谱测量分析中快速傅里叶变换拟合的方法，包括以下步骤：

S1，获取待测产品的光谱数据，并对所述光谱数据进行预处理；

S2，对预处理后的光谱数据进行快速傅里叶变换FFT，得到第一频谱数据；

S3，根据待测产品的材料以及预估参数范围，从频谱数据库中获取预估参数范围内的待测产品对应的多个第二频谱数据，将第一频谱数据与多个第二频谱数据进行比对，取与第一频谱数据最为接近的一个第二频谱数据对应的初值进行拟合，拟合最优解对应的参数即为待求的待测产品对应的参数。

进一步的，所述光谱数据包括：椭偏光谱、反射率光谱、透过率光谱。

进一步的，所述的预处理，包括：去漂移、扩展插值、加窗、以及前后补0，使得光谱数据长度符合2ⁿ的形式。

进一步的，步骤S3中所采用的拟合方法包括：梯度下降法、牛顿法、Levenberg-Marquardt(LM)法。

进一步的，步骤S3中拟合的目标函数为：

其中，V_i为第一频谱数据中第i个点的值，V_i'为与第一频谱数据中第i个点对应的第二频谱数据中第i个点的值，N为第一频谱数据中点的个数。