计量学的未来是由算法驱动的
ASML同伴Arie Den Boef开发了FARDSTAR计量学，现在正在开创成像中的智能算法。
10分钟阅读 -桑德·霍夫曼（Sander Hofman），2020年6月29日
就芯片制造业的范式转移而言，没有多少研究人员能够将不止一个。物理学教授和ASML计量学研究员Arie Den Boef可能是少数人之一。十年前，他组装了光学计量概念的第一个原型，该原型将成为ASML的签名计量系统，即fardstar。如今，数百个FARDSTARS将其高级光学器件固定在世界各地的硅晶片上，成像显微镜结构，可帮助芯片制造商优化其生产过程。同时，阿里（Arie）正在悄悄地进行另一种范式转变：将计量学的成像挑战从高级光学器件转变为智能算法。
在大声的午餐时间里发现Arie den Boef并不困难Veldhoven谈论他的最新作品。他是一个宁静的灯塔。同胞的谦卑和好奇心使他成为ASML全球研究社区中受欢迎且受人尊敬的领导者。在ASML，选手被选为为公司和行业服务的开创性工作，多年来，许多年轻工程师都寻求Arie的指导和创造力的指导。万博苹果手机客户端
Arie说：“作为计量学领域的家伙，我处于一个独特的位置，我可以帮助同事和博士学位候选人提高他们的思想，使他们走上新有趣的道路。我可以帮助我提供帮助。该公司将万博苹果手机客户端其课程划定到未来。”
但是要了解未来，我们必须从过去开始。
计量火花
阿里（Arie）在著名的飞利浦研究物理实验室（Philips Research Physics Labs）的研究助理开始了他的职业生涯，创新心态的关键部分是信任创意自由，自我启动和指导。“后来，当我在90年代后期以系统工程师的身份加入ASML时，我感到同样的火花。几年后，我加入了ASML的研究团队，该研究团队对公司的技术开发有最广泛的看法。万博manbetx官网登录万博苹果手机客户端这是开始实现我对光学计量学的想法的理想环境。”
ASML研究员和度量学家Arie Den Boef。
“这是一个完美的环境，开始实现我对光学计量学的想法。”
在2000年代初期，计量学并不是什么新鲜事物。芯片制造商已经使用光学系统来验证印刷晶片上芯片功能的质量多年。但是，对硅晶片的良好观察的惩罚很陡峭：只能通过使它们从晶圆厂的自动流中中断它们来对其进行显微镜检查。此外，每次新的芯片生成的误差边距都在越来越小，而芯片中互连层的复杂性和数量正在增加。在制造过程的早期发现芯片上的层问题成为生死问题：如果测量学早期检测到问题，则可以在光刻机器中进行纠正。如果计量学没有检测到问题，则晶圆通常会被废弃。在最坏的情况下，有问题的芯片设计进入了生产中，将一次又一次地重复。
阿里（Arie）看到，芯片制造商需要一种新的方法来对芯片结构和层进行测量。他们需要一个能够快速，准确地进行这些测量的系统，然后将数据循环回ASML的光刻系统，以实时校正制造过程。Arie’s first thought was to build a system that measured critical dimension uniformity (how well the smallest features on a chip were printed), but after talking to ASML’s customers, Arie concluded that the chipmakers’ struggle with overlay (how well the many different layers of a chip lined up) was actually the perfect challenge. His new metrology concept would be based on scatterometry.
开拓性的屈服星
Arie的散射测量概念看似简单：在芯片的不同层中使用一堆目标光栅。通过在这些光栅上闪耀光源，高级光学和传感器可以测量光线强度的变化。如果目标光栅未在指定的错误边距中排列，则系统将在检查fef中显示失真：不良覆盖。
他手工努力地构建原型计量系统，得到了他所希望的可靠结果：实际上，可以更快地进行测量而不会损害准确性。"Encouraged by my manager Jos Benschop [now ASML’s senior vice president of Technology], we pitched the research project to our chief technology officer Martin van den Brink. He also saw the potential of this technology for our customers. So, within months, dozens of engineers were working together to bring this new machine to life. We dubbed it ‘YieldStar’. Within a few years, it had become a crucial product in ASML’s holistic lithography portfolio."
Fardstar是ASML和我们的客户的范式转变。与ASML的光刻系统的速度，准确性和集成使芯片制造商有机会在不损失宝贵的制造时间的情况下调整其生产过程。几年之内，Fardstar已成为ASML整体光刻作品集中的关键产品。在十年之内，我们在世界各地安装了数百个FARDSTAR系统的基础，并在2020年代延伸了一个挤满了创新的路线图。
ASML的旗舰光学计量系统Fardstar集成在光刻细胞中。
几年之内，Fardstar已成为ASML整体光刻作品集中的重要产品。
但是，随着光刻系统继续推动芯片制造中的技术边缘，Fardstar的计量性能必须跟上。万博manbetx官网登录
在当今最先进的芯片节点中，需求是如此至关重要，以至于任何小小的测量错误都可能对客户的收益产生重大影响。最重要的是，芯片制造商应对收益斯塔尔（Fordstar）能力并不总是涵盖的计量挑战斗争。
Arie解释说：“ Fardstar最先进的光学传感器在数百纳米的波长范围内运行。理想情况下，您将扩展该范围，因此传感器可以覆盖更大的应用程序空间并捕获更多信息。”“但是，通过光学设计进行了一个棘手的权衡。更高级的光学器件将以更高的成本捕获有限的波长。低技术光学器件可能涵盖更广泛的频谱，但会产生不完美的图像。”
他决定问自己一个基本问题。“如果我可以从fardstar开始，知道我现在知道的……我将如何设计一个以更高的生产率和准确性来应对成本效益的计量系统？”
扰流板警报：复杂的光学设计不会削减。
计量学计算成像
除了担任ASML研究员的角色外，Arie还是阿姆斯特丹Vrije Universiteit的兼职教授和纳米光刻研究中心（ARCNL）。他负责一个小组这确实在计算成像领域进行了基础研究。他说：“借助计算成像，有可能达到计量学需要的光学成像质量，但它不再使用高级且昂贵的光学设计，而是仅使用简单的光学元素。”万博manbetx官网登录
在传统的成像中，当光从物体上弹起时，镜头会捆绑那些散射光线，并将它们聚焦到传感器上以显示图像。更高级的光学元素和更敏感的传感器将创建更好的图像：只需想到带有一组镜头和一流传感器的专业相机即可。
另一方面，计算成像使用原始计算能力来获取对象的图像。简单的光学设计首先生成不完美的图像。然后，高级算法分析这些缺陷。最后，一台重型计算机确定所需的校正并生成清晰的图像。
Arie将其与现代智能手机上的相机进行比较。“每个智能手机制造商都试图做的是将高端相机的成像质量放在微小的外观中，因此没有任何突出的镜头。这意味着要依靠算法来为您优化图像。”计算成像将复杂性的一部分从高级光学器件转移到智能算法。
在常规成像中，镜头将光线聚焦到传感器上以显示图像。
计算成像将复杂性的一部分从高级光学器件转移到智能算法。
从研究到实现
就他的第二个范式转变而言，Arie和Arcnl的团队旨在将他们的研究概念带入未来3到4年的原型计量系统中。这意味着他们不仅需要作为科学家的理论正确，还需要同时实用。“我是一家工程公司的研究员。万博苹果手机客户端鉴于您总是可以将这些世界融合在一起。如果我们在研究中所做的30％使它成为ASML产品，我认为我们正在做得很好。在这种情况下，我们的目标是建立一种全新的计量系统。”
因此，酒吧很高。ARIE在ASML应用团队（负责计量和检查系统的业务的一部分）中的同事正在引起人们的兴趣。阿里（Arie）：“目标是展示通过经典的光学设计方法无法实现的性能。原型的功能的范围从光谱的可见部分一直到红外线 - 仅具有紧凑的传感器，单个镜头和优化的算法。”该小组于2020年4月发表了有关其原型设置的论文。
阿里总结说：“我坚信，计算成像为计量学提供了真正的机会，但是我认为这种研究也对科学，工业和社会产生了更大的影响。”“由于光学元件不再是成像的限制因素，您将看到基于摄像机和传感器的消费产品，医疗技术和工业流程监控的进步。多亏了更智能的算法，高级芯片和高级芯片和计算能力的持续增长图像传感器的快速进展，计算成像具有光明的未来。”
计算成像使用算法从不完美的算法中创建锋利的图像。
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