光刻技術(shù)涉及操縱光線將特征精確蝕刻到表面上，通常用于制造計(jì)算機(jī)芯片和透鏡等光學(xué)器件。但是制造過(guò)程中的微小偏差往往導(dǎo)致這些器件達(dá)不到設(shè)計(jì)者的預(yù)期。

為了縮小設(shè)計(jì)與制造的差距，麻省理工學(xué)院和香港中文大學(xué)的研究人員使用機(jī)器學(xué)習(xí)構(gòu)建了一個(gè)模擬特定光刻制造過(guò)程的數(shù)字模擬器。他們的技術(shù)利用從光刻系統(tǒng)收集的真實(shí)數(shù)據(jù)，因此可以更準(zhǔn)確地模擬系統(tǒng)如何制造設(shè)計(jì)。

研究人員將該模擬器與另一個(gè)數(shù)字模擬器集成到一個(gè)設(shè)計(jì)框架中，該數(shù)字模擬器模擬制造的設(shè)備在下游任務(wù)中的性能，例如用計(jì)算相機(jī)生成圖像。這些連接的模擬器使用戶能夠生產(chǎn)出更符合其設(shè)計(jì)的光學(xué)設(shè)備，并達(dá)到最佳的任務(wù)性能。

這項(xiàng)技術(shù)可以幫助科學(xué)家和工程師為移動(dòng)相機(jī)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、醫(yī)學(xué)成像、娛樂(lè)和電信等應(yīng)用創(chuàng)建更準(zhǔn)確和高效的光學(xué)設(shè)備。由于學(xué)習(xí)數(shù)字模擬器利用了實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，因此它可以應(yīng)用于各種光刻系統(tǒng)。

機(jī)械工程研究生Cheng Zheng說(shuō)：“這個(gè)想法聽(tīng)起來(lái)很簡(jiǎn)單，但人們以前沒(méi)有嘗試過(guò)的原因是真實(shí)數(shù)據(jù)可能很昂貴，而且沒(méi)有先例可以有效地協(xié)調(diào)軟件和硬件來(lái)構(gòu)建高保真數(shù)據(jù)集“我們冒了風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行了廣泛的探索，例如開(kāi)發(fā)和嘗試特征化工具和數(shù)據(jù)探索策略，以確定一個(gè)可行的方案。結(jié)果出奇的好，證明真實(shí)數(shù)據(jù)比由分析方程組成的模擬器生成的數(shù)據(jù)更有效、更精確。盡管它可能很昂貴，而且一開(kāi)始可能會(huì)讓人感到無(wú)助，但這是值得的�！�

Cheng Zheng與香港中文大學(xué)研究生Guangyuan Zhao共同撰寫(xiě)了這篇論文，她的導(dǎo)師是麻省理工學(xué)院的機(jī)械工程和生物工程教授彼得·T·蘇。該研究將在SIGGRAPH亞洲會(huì)議上公布。

用光來(lái)打印

光刻技術(shù)涉及將光圖案投影到表面上，這會(huì)引起化學(xué)反應(yīng)，將特征蝕刻到基材中。然而，由于光的衍射的微小偏差和化學(xué)反應(yīng)的微小變化，最終制造的器件的圖案略有不同。

由于光刻復(fù)雜且難以建模，許多現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法依賴于從物理學(xué)中導(dǎo)出的方程。這些通用的方程可以給出制造過(guò)程的一些意義，但不能捕捉到光刻系統(tǒng)特有的所有偏差。這可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備在現(xiàn)實(shí)世界中表現(xiàn)不佳。

麻省理工學(xué)院的研究人員將他們稱之為神經(jīng)光刻的技術(shù)，以基于物理的方程為基礎(chǔ)，構(gòu)建了光刻模擬器，然后結(jié)合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于用戶的實(shí)際光刻系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了訓(xùn)練。這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種基于人類大腦的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，可以學(xué)習(xí)補(bǔ)償系統(tǒng)的許多特定偏差。

研究人員通過(guò)生成許多設(shè)計(jì)來(lái)收集他們的方法的數(shù)據(jù)，這些設(shè)計(jì)涵蓋了各種特征尺寸和形狀，他們使用光刻系統(tǒng)來(lái)制造這些設(shè)計(jì)。他們測(cè)量最終的結(jié)構(gòu)，并將其與設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行比較，將這些數(shù)據(jù)配對(duì)并使用它們來(lái)訓(xùn)練他們的數(shù)字模擬器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

Cheng Zheng說(shuō)：“學(xué)習(xí)模擬器的性能取決于輸入的數(shù)據(jù)，從方程式中人工生成的數(shù)據(jù)無(wú)法覆蓋現(xiàn)實(shí)世界的偏差，這就是為什么擁有現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)的重要性�！�