Medición del grosor de películas mediante interferometría espectral con baja relación señal/ruido basada en una red neuronal con autoatención

WANG Chen ,  

WANG Zizheng ,  

LIU Zhaoran ,  

YAO Chengyuan ,  

HU Chunguang ,  

摘要

Con el objetivo de mejorar la estabilidad de la medición del grosor de películas para datos de espectroscopia con baja relación señal/ruido, se propuso un método de medición basado en una red neuronal con autoatención (SANN). Dado que los métodos tradicionales de transformación de Fourier, cuando la relación señal/ruido es baja, pueden ocultar los componentes principales de ruido de la frecuencia de interferencia y dificultar la extracción precisa de la información sobre el grosor, se construyó un modelo de red neuronal con autoatención con los datos espectrales como entrada y el grosor de la película como salida, y utilizando un mecanismo de atención adaptativa para asignar un peso dinámico a los diferentes puntos espectrales en función de las longitudes de onda para mejorar la capacidad de análisis de los datos de espectroscopia con baja relación señal/ruido. Se utilizaron datos experimentales recopilados con el sistema de medición del grosor de la película mediante interferometría espectral, y se reforzaron los datos mediante un ajuste dinámico del desplazamiento de las longitudes de onda y la normalización de la intensidad lumínica para aumentar el conjunto de entrenamiento y mejorar la capacidad de generalización del modelo. El sistema basado en el mecanismo de autoatención fue optimizado en función del número de capas codificadas y nodos ocultos, y finalmente se seleccionó un modelo que comprende 8 capas codificadas, cada una con 128 nodos ocultos. A modo de ejemplo, se probó una oblea de silicio, y se probó un conjunto de datos espectrales que contenía valores anómalos, los resultados mostraron que este modelo tiene un error máximo de medición relativo en el conjunto de pruebas con baja relación señal/ruido del 3,62%, lo que demuestra que este método puede suprimir eficazmente el impacto del ruido y evitar las desviaciones estándar en el método de transformación de Fourier, mejorando significativamente la estabilidad de la medición. Este método puede ampliarse a aplicaciones de medición de películas más amplias.

关键词

Medición interferométrica; Grosor de la oblea de silicio; Espectroscopía de interferometría; Red neuronal con autoatención; Capacidad de resistencia al ruido; Estabilidad de las mediciones

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