计算成像与先进光刻实验室

Computational Imaging & Advanced Lithography (CIAL) Lab

CIAL实验室的研究工作以光学系统的设计与仿真、光学成像的理论与计算为基础，一方面致力于计算成像技术在集成电路制造工业中的具体应用，特别是先进光刻技术和工艺中的仿真与优化，另一方面也注重基础科学中显微成像技术的研究、图像处理和三维重构。

在先进光刻技术中，高端光刻机本质上是一台精密的光学成像设备，其基本原理是，用一个特制的光源照明一个光学掩膜板，被掩膜板散射的光场经过投影透镜组，投射到晶圆上成像而实现光刻胶曝光。如今，先进光刻技术虽然已经采用了波长很短（所以图像分辨率很高）的深紫外甚至极紫外光源，芯片图案的关键尺寸（Critical Dimension - CD）却也微缩到了显著小于波长的尺度，使得其光学成像，尤其是掩膜板上的光学散射效应，高度复杂、超出直觉，需要精确的数值计算仿真。

CIAL团队所关注的另一类课题，是X射线相干衍射成像（Coherent Diffractive Imaging - CDI）技术。在X射线波段，因为缺少诸如透镜、反射镜等光学元件，不可能构建传统的光学成像系统。但是X射线会在微纳尺度的待测物上发生衍射，其远场衍射图案可以被记录下来，再用强大的计算软件重构出待测物的原子尺度结构，这就是CDI的基本工作原理。近年来，CDI虽然取得了长足的进步，但是仍然面临很多困难，其中快速相位恢复和单次曝光三维重构都是极富挑战、意义重大的研究课题。

先进光刻机示意图

光刻机的原理光路图

掩膜结构的光学散射示意图

典型光刻掩膜图案

相干衍射成像的几种构型示意图