摘要

本文聚焦碳化硅襯底 TTV 厚度測量數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，針對傳統(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 厚度測量數(shù)據(jù)處理優(yōu)化帶來新契機(jī)。

AI 算法在數(shù)據(jù)預(yù)處理中的應(yīng)用

測量數(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 通過構(gòu)建多層卷積層與池化層，自動(dòng)提取數(shù)據(jù)特征，識別并過濾與真實(shí)信號無關(guān)的噪聲成分。例如，在處理光學(xué)干涉測量產(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，保留有效厚度信息，提升數(shù)據(jù)信噪比 。

AI 算法用于測量誤差校正

碳化硅襯底的各向異性、測量設(shè)備的系統(tǒng)誤差等會導(dǎo)致測量結(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），可建立測量誤差模型。通過收集大量包含實(shí)際 TTV 值與測量值的樣本數(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，從而對新的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差校正。此外，利用生成對抗網(wǎng)絡(luò)（GAN），通過生成器與判別器的對抗學(xué)習(xí)，可模擬不同條件下的測量誤差模式，進(jìn)一步優(yōu)化誤差校正模型，提高測量準(zhǔn)確性。

AI 算法助力數(shù)據(jù)特征提取與預(yù)測

在海量測量數(shù)據(jù)中，AI 算法可高效提取關(guān)鍵特征。采用自編碼器（AE）對數(shù)據(jù)進(jìn)行降維與特征提取，AE 通過編碼和解碼過程，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)測碳化硅襯底 TTV 的變化趨勢，結(jié)合循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）或長短期記憶網(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)對碳化硅襯底制造過程的精準(zhǔn)控制。

高通量晶圓測厚系統(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。針對行業(yè)厚度測量結(jié)果不一致的痛點(diǎn)，經(jīng)不同時(shí)段測量驗(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)測量對比,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)雙探頭對射掃描，可一次完成所有平面度及厚度參數(shù)測量。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：?

對重?fù)叫凸瑁删珳?zhǔn)探測強(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量；?

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

（以上為新啟航實(shí)測樣品數(shù)據(jù)結(jié)果）

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

（以上為新啟航實(shí)測樣品數(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)測量穩(wěn)定性。

（以上為新啟航實(shí)測樣品數(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“主動(dòng)式減震平臺”的依賴，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，滿足產(chǎn)線自動(dòng)化測量需求。運(yùn)動(dòng)控制靈活，適配2-12英寸方片和圓片測量。