Medición del espesor de la película con autoatención en redes neuronales de relación señal-ruido baja en el espectro

WANG Chen ,  

WANG Zizheng ,  

LIU Zhaoran ,  

YAO Chengyuan ,  

HU Chunguang ,  

摘要

Para mejorar la estabilidad de las mediciones de espesor de película para datos espectrales con relación señal-ruido baja, se propone un método de medición basado en una red neuronal con autoatención (SANN). Dado que los métodos tradicionales de transformación de Fourier pueden enmascarar el componente principal del ruido cuando la relación señal-ruido es baja, es difícil extraer con precisión la información sobre el espesor, por lo tanto se construyó un modelo de red neuronal con autoatención utilizando los datos espectrales como entrada y el espesor de la película como salida, utilizando un mecanismo de atención adaptativa para asignar pesos dinámicos a diferentes puntos espectrales, para mejorar la capacidad de análisis de datos espectrales con baja relación señal-ruido. Los datos experimentales se recopilaron utilizando un sistema de medición de espesor de película por interferometría óptica y una estrategia de desplazamiento dinámico de longitud de onda y normalización de la intensidad de luz para ampliar el conjunto de entrenamiento y mejorar la capacidad de generalización del modelo. Este sistema optimizó la cantidad de capas del codificador de autoatención y la cantidad de nodos ocultos, y finalmente se eligió un modelo que comprendía 8 capas de codificador y 128 nodos ocultos por capa. Para la validación, se utiliza un disco de silicio y se prueba un conjunto de datos espectrales que contiene valores aberrantes. Los resultados muestran que este modelo alcanza un error relativo máximo de medición de espesor en el conjunto de prueba con baja relación señal-ruido del 3,62%, lo que demuestra que este método puede suprimir eficazmente el efecto del ruido, evitar desviaciones comunes de valores aberrantes en los métodos de transformación de Fourier y mejorar significativamente la estabilidad de las mediciones. Este método se puede ampliar a una aplicación más amplia en la medición del espesor de películas.

关键词

Medición interferométrica; Espesor de silicio; Interferometría espectral; Redes neuronales con autoatención; Capacidad de supresión de ruido; Estabilidad de la medición

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