摘要

本文聚焦碳化硅襯底 TTV 厚度測(cè)量數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，針對(duì)傳統(tǒng)方法的局限性，探討 AI 算法在數(shù)據(jù)降噪、誤差校正、特征提取等方面的應(yīng)用，為提升數(shù)據(jù)處理效率與測(cè)量準(zhǔn)確性提供新的技術(shù)思路。

引言

在碳化硅半導(dǎo)體制造中，晶圓總厚度變化（TTV）是衡量襯底質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。TTV 厚度測(cè)量數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性直接影響工藝優(yōu)化與產(chǎn)品良率。然而，測(cè)量數(shù)據(jù)常受環(huán)境噪聲、設(shè)備誤差及樣品特性等因素干擾，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法難以滿(mǎn)足高精度需求。AI 算法憑借強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析與學(xué)習(xí)能力，為碳化硅襯底 TTV 厚度測(cè)量數(shù)據(jù)處理優(yōu)化帶來(lái)新契機(jī)。

AI 算法在數(shù)據(jù)預(yù)處理中的應(yīng)用

測(cè)量數(shù)據(jù)常包含大量噪聲，影響分析準(zhǔn)確性。利用深度學(xué)習(xí)中的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）可有效去除噪聲。CNN 通過(guò)構(gòu)建多層卷積層與池化層，自動(dòng)提取數(shù)據(jù)特征，識(shí)別并過(guò)濾與真實(shí)信號(hào)無(wú)關(guān)的噪聲成分。例如，在處理光學(xué)干涉測(cè)量產(chǎn)生的 TTV 數(shù)據(jù)時(shí)，CNN 能精準(zhǔn)分離出因環(huán)境振動(dòng)或光源波動(dòng)產(chǎn)生的噪聲信號(hào)，保留有效厚度信息，提升數(shù)據(jù)信噪比 。

AI 算法用于測(cè)量誤差校正

碳化硅襯底的各向異性、測(cè)量設(shè)備的系統(tǒng)誤差等會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏離真實(shí)值?；?a target="_blank">機(jī)器學(xué)習(xí)的回歸算法，如支持向量回歸（SVR），可建立測(cè)量誤差模型。通過(guò)收集大量包含實(shí)際 TTV 值與測(cè)量值的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，SVR 能夠?qū)W習(xí)兩者之間的映射關(guān)系，從而對(duì)新的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差校正。此外，利用生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（GAN），通過(guò)生成器與判別器的對(duì)抗學(xué)習(xí)，可模擬不同條件下的測(cè)量誤差模式，進(jìn)一步優(yōu)化誤差校正模型，提高測(cè)量準(zhǔn)確性。

AI 算法助力數(shù)據(jù)特征提取與預(yù)測(cè)

在海量測(cè)量數(shù)據(jù)中，AI 算法可高效提取關(guān)鍵特征。采用自編碼器（AE）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行降維與特征提取，AE 通過(guò)編碼和解碼過(guò)程，自動(dòng)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的核心特征表示，減少冗余信息。這些提取的特征可用于預(yù)測(cè)碳化硅襯底 TTV 的變化趨勢(shì)，結(jié)合循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）或長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM），分析時(shí)間序列數(shù)據(jù)，提前預(yù)判 TTV 異常，為工藝調(diào)整提供決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)碳化硅襯底制造過(guò)程的精準(zhǔn)控制。

高通量晶圓測(cè)厚系統(tǒng)運(yùn)用第三代掃頻OCT技術(shù)，精準(zhǔn)攻克晶圓/晶片厚度TTV重復(fù)精度不穩(wěn)定難題，重復(fù)精度達(dá)3nm以下。針對(duì)行業(yè)厚度測(cè)量結(jié)果不一致的痛點(diǎn)，經(jīng)不同時(shí)段測(cè)量驗(yàn)證，保障再現(xiàn)精度可靠。?

我們的數(shù)據(jù)和WAFERSIGHT2的數(shù)據(jù)測(cè)量對(duì)比,進(jìn)一步驗(yàn)證了真值的再現(xiàn)性：

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

該系統(tǒng)基于第三代可調(diào)諧掃頻激光技術(shù)，相較傳統(tǒng)雙探頭對(duì)射掃描，可一次完成所有平面度及厚度參數(shù)測(cè)量。其創(chuàng)新掃描原理極大提升材料兼容性，從輕摻到重?fù)絇型硅，到碳化硅、藍(lán)寶石、玻璃等多種晶圓材料均適用：?

對(duì)重?fù)叫凸瑁删珳?zhǔn)探測(cè)強(qiáng)吸收晶圓前后表面；?

點(diǎn)掃描第三代掃頻激光技術(shù)，有效抵御光譜串?dāng)_，勝任粗糙晶圓表面測(cè)量；?

通過(guò)偏振效應(yīng)補(bǔ)償，增強(qiáng)低反射碳化硅、鈮酸鋰晶圓測(cè)量信噪比；

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

支持絕緣體上硅和MEMS多層結(jié)構(gòu)測(cè)量，覆蓋μm級(jí)到數(shù)百μm級(jí)厚度范圍，還可測(cè)量薄至4μm、精度達(dá)1nm的薄膜。

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

此外，可調(diào)諧掃頻激光具備出色的“溫漂”處理能力，在極端環(huán)境中抗干擾性強(qiáng)，顯著提升重復(fù)測(cè)量穩(wěn)定性。

（以上為新啟航實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

系統(tǒng)采用第三代高速掃頻可調(diào)諧激光器，擺脫傳統(tǒng)SLD光源對(duì)“主動(dòng)式減震平臺(tái)”的依賴(lài)，憑借卓越抗干擾性實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，還能與EFEM系統(tǒng)集成，滿(mǎn)足產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量需求。運(yùn)動(dòng)控制靈活，適配2-12英寸方片和圓片測(cè)量。