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近年来，AI发展快速且广受注目，究竟何谓AI呢？

AI 是 Artificial Intelligence 的缩写，意思是人工智能[1]，也就是人类制造的机器表现出智能的技术，通常是透过普通计算机程序来展现近似人类的智慧。AI 的主要目的是协助人们工作，用以增加效率、节省工作时间、减少人为误差等。AI 的历史从 20 世纪 40 年代发明计算机，时至今日已有 80 年左右。21 世纪随着学习技术的进展，AI 的技术也发展得更快速、应用领域更加宽广。

AI应用于材料分析—处理庞大数据量的最佳办法

材料分析 (Materials Analysis) 的历史比 AI 更悠久，以 TEM (穿透式电子显微镜，Transmission Electron Microscope) 机台为例，1931 年第一台诞生至今已逾 90 年，后来受半导体、光电产业、电子产业、纳米科技发展影响，使用的时机及需求也越来越多，成为了不可或缺的技术，其主要目的是分析材料成份、结构、形貌等物理或化学特性，使用的技术除了 TEM 以外，还包括了 SEM (扫描电子显微镜，Scanning Electron Microscope)、FIB (聚焦离子束显微镜，Focus Ion Beam Microscope)、SIMS (二次离子质谱，Secondary Ion Mass Spectrometer)、XPS (X 射线光电子能谱仪，X-ray Photoelectron Spectroscope)、AES (欧杰电子能谱仪 / 俄歇电子能谱仪，Auger Electron Spectroscope) 等。

材料分析的结果通常以分析数据、曲线图、工程图、照片、图形档案等各样的方式呈现，随着科技产业的快速发展，分析结果的数量也越来越庞大，大量的数据及图形已造成人工处理的困难、甚至超出人力可处理的量能，费时费工还有输入错误的风险，准确度也随着数据量增大而下降，需要透过 AI 计算机辅助来改善这个状况。为了因应大量分析结果及客户需求，闳康科技于多年前就已着手开发处理大量分析结果的方法，主要是借由结合 AI 与材料分析的技术。

以闳康自行开发的自动量测软件为例，TEM 影像借由软件算法定义出图形边界，进而进行量测、标示与输出等一连串工作程序，减少人为判读与人员工时。常见的边缘侦测算法 (Edge Detection Algorithms) 包括：(1) Laplacian Edge Detection (2) Sobel Edge Detection (3) Canny Edge Detection 等等，其中 Canny 是一个复合性的边缘侦测算法，结合了 Gaussian Filter 降低噪声、梯度侦测、非最大值抑制、判断边界，四个算法去实践边缘侦测，其优点为低错误率、定位准确、分辨率高，是相当著名且成熟的边缘检测算法，广泛应用于图像处理、影像辨识之产业应用。

图1　Canny 边缘侦测演算示意图[2]

AI材料分析的应用

闳康科技以材料分析起家，发展至今已拥有 MA (Materials Analysis) 、FA (Failure Analysis)、RA (Reliability Analysis)、SA (Surface Analysis)、CA (Chemical Analysis) 等各大项目的分析技术，其中，闳康科技的 AI 材料分析技术根据客户需求持续发展中，包括先进半导体工艺 GAA (gate all around) 结构、FinFET 结构、半导体工艺监控、机台验证分析、晶粒大小、纳米颗粒大小，提供的技术除了统计分析、大数量数据分析及绘图，亦含有专用分析软件等自动化服务。

1.　多层膜量测

图 2 为多层膜的自动量测，多层膜为半导体、光电组件、III-V 族等化合物半导体的常见结构，进行人工量测时常有人为误差，尤其当数据量增多时，准确性及一致性也会下降。若使用 AI 自动量测，则可减少人工误差，还能够根据客户需求，对不同结构进行厚度量测。

图2　多层膜结构的自动量测结果

(a) TEM 影像 (b) 经由图像处理后的边界 (c) 量测参数

2.　Via Profile 量测

图 3 为 IC 工艺中 Via profile 刻蚀结果的自动量测案例，由软件抓取 Via 底部位置，间隔 3nm 量测宽度 CD (Critical Dimension)，重复量测其他 Via 与其他照片数据，借由 AI 软件辅助，可以在短时间内量测大量数据，且可将量测结果汇出 CSV 文本文件，让客户能用 Excel 进行大数据统计分析，配合实验设计找出该工艺的关键因子、最佳设定值，更快速有效来调整刻蚀工艺的参数设定。

3.　结晶粒径分析 (Grain size)

分析金属组织的结晶粒度，一般将金属样本研磨后进行「粒度分析」，使用金相显微镜 (OM) 调查结晶粒度和结晶粒分布，若晶粒尺寸较小、无法用 OM 观察，可使用 FIB 二次离子影像 (SIM image) ，或进一步用 TEM 观察分析。由于晶粒为不规则形状，人工量测需由人为选定晶粒，易造成数据偏颇。借由软件辅助分析，可以计算大量晶粒粒径，并输出粒径分布统计结果，让研究人员易于分析、比较不同工艺条件下的粒径表现。