Casosprácticos

ASML通过机器学习开发用于半导体制造的虚拟计量技术

挑战

应用机器学习技术来改善半导体制造中的覆盖计量学

解决方案

使用MATLAB创建和训练神经网络,该神经网络可预测对齐计量学的覆盖计量

结果

  • 建立了行业领导
  • 潜在的制造改进已确定
  • 维护间接费用最小化

“作为过程工程师,我没有神经网络或机器学习的经验。我浏览了MATLAB示例,以找到用于生成虚拟计量学的最佳机器学习功能。我无法在C或Python中做到这一点,这需要花费太长时间才能找到,验证和集成正确的包裹。”

Emil Schmitt-Weaver,ASML
随着晶圆的割线和轨道的割台获得对齐和覆盖计量学。

在纳米制作中,光刻是控制微芯片大小的基本图案步骤在光刻期间,低波长的电源通过光学元件通过图像进行调节,然后将其尺寸降低,并以更多的光学功能降低到覆盖底物(通常为硅)的光敏化学薄膜中。重复此步骤,直到底物上的所有可用表面积都以相同的图像暴露为止。结果称为层。需要多个裸露的层来创建构成芯片的复杂显微镜结构。为了防止由于层之间的连接故障而引起的收益问题,层之间的所有模式都必须按预期排列。

为了确保不影响吞吐量的层对齐,ASML的Twinscan光刻系统必须限制其在曝光步骤之前测量的对齐标记的数量。一般规则是,测量对齐标记所需的时间不能超过序列中前一个晶圆所需的时间。由于适当的覆盖模型校正所需的大量覆盖标记,因此测量来自Twinscan系统的每个晶圆是不可行的。

ASML使用MATLAB®以及统计和机器学习工具箱™开发虚拟叠加计量软件。该软件使用机器学习技术,使用对齐计量数据来提出每个晶圆的叠加计量学的预测估计。

ASML应用程序开发工程师Emil Schmitt-Weaver说:“我们对MATLAB和机器学习所做的工作表明了行业领导能力。”“我们在这项工作上发表的论文吸引了希望通过ASML产品改善其制造流程的客户的兴趣。”下载188bet金宝搏

挑战

尽管错过的覆盖错误可能会降低产量,但大多数制造商仅占晶圆人群的24%的覆盖层。通过与Twinscan系统收集的每个晶圆的对齐计量学,ASML试图将机器学习技术应用于晶状体的覆盖层,并将其与现有的fardingstar计量学进行了比较。

由于Schmitt-Weaver以前没有开发机器学习算法的经验,因此他决定不开发Python,C或其他低级语言的算法。他想快速开发一个原型,依靠已在ASML大型,多样化的用户群中部署并由专业专业人员维护的功能。

解决方案

Schmitt-Weaver使用MATLAB,统计信息和机器学习工具箱和Deep Learning Toolbox™来开发一种生成虚拟计量学的方法。

首先,施密特·韦弗(Schmitt-Weaver)使用神经网络时间序列预测和建模应用程序来学习如何准备与深度学习工具箱一起使用的数据。他使用该应用程序生成并导出了示例代码,这使他对如何将功能一起使用更详细地了解。随着他的能力的提高,他能够使用Matlab Central上庞大的多学科用户社区的示例来建立生成的代码。

Schmitt-Weaver使用FARDSTAR系统收集了来自Twinscan系统和覆盖计量数据的对齐计量数据。然后,他将数据集分为两组,一组用于培训网络,另一个用于验证它。

他使用深度学习工具箱和统计数据和机器学习工具箱,设计了一个具有外源输入(NARX)的非线性自动回归网络,并使用了培训组的数据进行了培训。

为了避免将神经网络过度拟合到培训小组,他使用深度学习工具箱使用贝叶斯框架实施自动正则化。

培训网络后,他为其提供了测试数据的输入,并根据Fardstar系统的测量结果验证了其结果。

ASML使用收集的数据来开发MATLAB中的实时覆盖控制器。该网络为可能提高产量的基础提供了基础,以及识别可能未接收覆盖计量的晶粒的能力。

结果

  • 建立了行业领导。Schmitt-Weaver说:“通过使用MATLAB来改善覆盖计量学,我们向客户展示了我们是开发创新方法以实现其覆盖绩效目标的领导者。”

  • 潜在的制造改进已确定。Schmitt-Weaver指出:“我们在MATLAB中设计和培训的网络确定了可能未被发现的系统和随机叠加错误。”“对于5nm节点之前和之下的微芯片制造,对覆盖性能的这种改进程度是必要的。”

  • 维护间接费用最小化。Schmitt-Weaver说:“自从公司的开端以来,ASML系统就使用了编译的MATLAB算法。”“通过在经过同行评审的旧脚本的大型数据库上构建,我能够将注意力集中在新的机器学习功能上。”

“通过集成计量和机器学习支持的故障检测的虚拟叠加层计量学”,”金宝appProc。Spie9424,微观志xxix的计量,检查和过程控制,94241T(2015年3月19日),,doi:10.1117/12.2085475

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