【正文】 析該器件像面位置處的光場分布和成像特性。通過建立光波在這種等效材料中的傳輸行為的解析公式，分析在特定材料參數(shù)空間分布下的光波傳輸行為的數(shù)理公式利用多重級數(shù)展開和微擾近似理論解析求解，建立成像平面上的光場分布函數(shù)，獲得超分辨成像器件成像性能參數(shù)和結構參數(shù)（口徑、焦距、分辨力、等效材料參數(shù)、視場大小、物距、像距）之間的解析公式。搭建特殊的光學檢測系統(tǒng)，例如掩模缺陷光學檢測系統(tǒng)，快速和高效的分析超衍射材料的內(nèi)部缺陷。（4）從單層薄膜制備技術入手，包括單一組份、多種組份共存的膜層制備技術，選擇合適的膜層制備方法，通過對現(xiàn)有原子鍍膜和磁控濺射鍍膜設備的電源、靶材、濺射方式、監(jiān)控方式的改造，以滿足薄膜厚度、成膜質量、膜層材料成分比例控制等方面的要求，攻關相關工藝技術問題。對于額外的設計要求，例如表面阻抗特性、加工限制條件等，通過增加約束條件，結合優(yōu)化算法流程設計。、規(guī)律和操縱方法研究方面：（1）繼續(xù)發(fā)展矢量楊顧算法，使其能適用于分析亞波長范圍的超衍射電磁行為和超分辨成像理論計算，用來指導研究在SP場的影響下，電磁波突破衍射極限限制的原理和實現(xiàn)途徑，并進行相關器件設計。 ：，建立超衍射與衍射受限光學成像一體化設計和分析方法并構建相關軟件。，為16nm線寬節(jié)點以下光學光刻技術奠定理論和方法基礎。，申請發(fā)明專利100項以上，培養(yǎng)研究生65名左右。單元結構之間的電磁耦合對材料特性的影響模型方面，先從弱耦合，強耦合兩種極端情況入手，結合微擾理論、等效介質理論描述材料的宏觀電磁特性。（3）用高分辨力的暗場顯微鏡研究納米結構對光超衍射散射，用透射顯微鏡來驗證光譜的位置與顆粒位置。針對納米尺度圖形的膜層填充技術、平坦化技術開展攻關研究，研究相關的膜層平坦化工藝，發(fā)展膜層厚度精確控制的平坦化停止工藝。歸納以上倏逝波信息轉換和在遠場恢復的基本物理特性和規(guī)律，建立超分辨成像模型。結合具體成像方式，以光線和復光場函數(shù)兩類分析方法，研究光波經(jīng)過超分辨成像器件聚焦后的光波行為，并同焦斑分布形式建立關聯(lián)，分門別類研究球差、慧差、像散等像差的產(chǎn)生機制。開發(fā)基于通用計算機和操作系統(tǒng)的計算機輔助設計平臺，為各種模擬分析程序提供基本運行環(huán)境。（5）根據(jù)理論模型結合自行編制的電磁計算模擬軟件，全面分析不同結構參數(shù)下，超分辨成像質量差異，總結不同參數(shù)對成像效果的影響規(guī)律，從物理角度上給出優(yōu)化設計超分辨成像器件的優(yōu)化方向。將其置于在超分辨成像器件的物面上，采用均勻紫外光源照明，使透過分辨力靶的光成像在像面上。（2）引入電磁能量補償機制，探索在365nm或193nm等光刻波長下的增益材料和技術，通過在超衍射材料中嵌入有源材料實現(xiàn)SP波能量補償，理論和實驗分析研究在該材料中的超衍射行為。發(fā)展如SP散射、熒光相關、以及局域場信標等超分辨成像技術，開展金屬納米顆粒陣列結構、亞波長金屬薄膜結構以及復合結構等的特征參數(shù)、光學特性的測量。1. 本項目提出的SP超分辨成像光學光刻，突破了衍射極限，采用長波長光源達到了傳統(tǒng)光學光刻技術無法獲得的光刻分辨力。本項目提出平面結構的縮小SP光學光刻成像器件，將很好地解決這一難題。第三課題針對影響SP光刻效率的關鍵物理問題展開研究，包括有效減少SP損耗的物理和技術途徑，以及調(diào)控SP材料介電常數(shù)、損耗等特性的物理機制和途徑，為低損耗的SP超分辨成像器件的研究提供材料基礎。培養(yǎng)研究生10~15名。研究入射光的波長、波前分布、偏振特性、相干特性等對光刻質量的影響，為SP光刻照明選擇提供依據(jù)；研究成像掩模質量，如圖形深度、邊緣形貌、圖形質量等對SP光刻質量的影響，為制定SP掩模設計和工藝標準提供依據(jù)。（4）擴展SP成像焦深的器件設計、制作和實驗表征。給出32nm線寬光刻介質和超分辨力光刻方法的研究結果，提供完整詳細可重復的工藝技術報告。研究金屬納米團簇的種類、尺寸、濃度、形狀等參數(shù)及引入方式對SP光刻介質性能的調(diào)控。研究內(nèi)容：本課題的5年主要研究內(nèi)容如下：、傳輸衰減的物理機制和規(guī)律在已有的先期工作基礎上，深入開展SP模式特性、傳輸損耗特性和各種SP模式之間耦合特性的基礎理論研究，明確其與SP傳輸、耦合結構參量的相關性，為相關器件的設計提供理論依據(jù)。：特征尺寸32nm、深寬比2：1，申請發(fā)明專利35項，培養(yǎng)研究生10~15名。建立超分辨成像器件與傳統(tǒng)成像系統(tǒng)一體化設計和分析方法，實現(xiàn)器件結構制備，搭建SP超分辨成像光刻實驗裝置和獲得驗證性實驗結果，為新一代光學光刻技術奠定重要理論和技術基礎。在SP超分辨成像特性和規(guī)律方面主要研究內(nèi)容包括：超分辨成像的縮放倍率、物距、像距、焦深、視場、對比度、光學傳遞函數(shù)等性能參數(shù)之間的理論關系；超分辨成像器件結構和材料參數(shù)與成像特性的數(shù)理關系模型；超分辨成像的像質分析方法、精細像差理論模型和像差補償技術；超分辨成像模式下的球差、慧差、色差、畸變、場曲等像差的分析和評判規(guī)則；像差與成像器件結構、光學系統(tǒng)缺陷之間的物理關系，以及像差對SP光刻分辨力的影響和關系模型；有效提高SP光刻分辨力、延伸SP成像工作距和焦深的理論和技術途徑。具體研究內(nèi)容有：系統(tǒng)地研究表面等離子光學的超分辨成像模型，描述SP超衍射成像光刻的物理過程，發(fā)展并完善SP超衍射成像的數(shù)值計算方法和理論模型，研究SP與電磁瞬逝波相互作用機理及其傳播、耦合特性，研究限制SP超衍射成像性能的因素。系統(tǒng)理論分析研究影響SP光刻質量的各個因素，包括光源、照明、掩模、成像質量、基片、感光材料、曝光顯影及處理工藝等。波長： 355nm單橫模；脈寬：16ns；頻率：10Hz。1發(fā)表論文25～35篇，申請發(fā)明專利16～20項。光刻介質的性能參數(shù)、表面平整度與SP光刻圖形質量的關系。研究65nm以下線寬超分辨成像器件的制備方法及相關工藝流程，光學方法測試超分辨成像器件的分辨力和成像質量，研究超分辨成像器件的實驗驗證系統(tǒng)及相關單元技術。光刻膠厚度：50～100nm，伽馬值： ～2，給出偏振選擇性感光材料的初步試驗效果。1發(fā)表論文30~40篇，申請發(fā)明專利15~20項。研究金屬納米顆粒的濃度、尺寸、形狀等參數(shù)對光刻膠相關參數(shù)的影響。提交長焦深SP成像器件的設計軟件和詳細說明。制備出多層金屬/介質納米薄膜，有效薄膜區(qū)域尺寸Ф1mm, 金屬薄膜厚度10～20nm，SiO2薄膜厚度10～20nm，總厚度100nm。設計16nm超分辨成像器件，研究32nm及以下像差特性和實驗分析。優(yōu)化多層金屬/介質結構參數(shù)，摸索在365nm和193nm工作波長有效降低SP模式傳輸損耗的方法； 實驗研究增益補償?shù)腟P傳輸、耦合結構，研究SP模式增益的可行性；理論研究調(diào)控SP模式波長、色散、能量分布、耦合特性的物理機理，實現(xiàn)利用熱光效應、電光效應實現(xiàn)SP調(diào)控的結構。實現(xiàn)SP計算仿真軟件與光學設計軟件的銜接和數(shù)據(jù)接口和詳細說明。制備出多層薄膜結構，SP傳輸與耦合損耗小于5dB/mm。探索金屬納米團簇的加入對SP光刻介質分辨力、靈敏度等性能的改進。建立系統(tǒng)的SP光刻工藝實驗平臺和實現(xiàn)高質量SP光刻圖形制備的工藝標準草案，探索32nm以下線寬掩模優(yōu)化設計和制備新技術，以及光刻工藝標準；探索研究深紫外頻段下，提高SP光刻分辨力和圖形質量的方法和可行性。 制備出高質量多層金屬/介質納米薄膜，有效薄膜區(qū)域尺寸Ф5mm, 金屬薄膜厚度10nm，SiO2薄膜厚度10nm，總厚度500nm。因此，如何理解倏逝波在亞波長金屬結構中的行為規(guī)律，實現(xiàn)靈活的倏逝波操縱是超分辨成像的關鍵環(huán)節(jié)，也是本項目需解決的關鍵科學技術問題之一。另外物像關系、畸變、焦深等成像特性也沒有獲得研究人員的廣泛關注，缺少精確的數(shù)理模型。SP光刻是通過操縱倏逝波的傳輸、耦合模式，實現(xiàn)空間截止頻率調(diào)制，突破了傳統(tǒng)光學光刻的成像分辨力理論極限。因此如何合成具有特定尺寸，并且粒度均勻分布無團聚的納米金屬材料，以及缺陷的人為引入一直是科研工作者努力解決的問題。 （2）研究實現(xiàn)超衍射光學行為調(diào)控手段和結構設計原則，包括實現(xiàn)特定方向的折射/反射、電磁波空間頻譜裁剪、倏逝波與傳輸波之間的耦合轉換、電磁波沿特定方向衍射等等。（4）研究超分辨成像與傳統(tǒng)衍射受限成像光學系統(tǒng)的共同理論基礎，兩種成像方式的光信息傳遞和組合成像規(guī)律，建立成像結構設計和分析方面的理論和算法方面的接口。研究超分辨成像相關性能的檢測分析方法，包括分辨力、放大率、效率、像差分析等。探索調(diào)控SP模式特性（包括波長、色散、能量分布、耦合等）的物理機理。SP特點、光刻介質性能參數(shù)、膜層參數(shù)、材料匹配以及金屬固有吸收損耗等對分辨力和圖形質量的影響；SP光刻中相干效應以及改善SP光刻線條對比度、陡度、邊緣粗糙度的方法。探索金屬納米團簇的加入對SP光刻介質分辨力、靈敏度、偏振選擇性等性能的改進。（4）研究基于SP超分辨光刻的配套光刻工藝和方法，建立從光刻膠處理到曝光顯影的SP光刻工藝，用。研究金屬納米團簇與感光顆粒的微觀結構、分布形態(tài)對光刻靈敏度、分辨力的影響?；诓▽ｑ詈系壤碚撁枋龉饪踢^程中高頻信息的傳遞、光學遠場信息到近場的變換；基于微擾理論分析光刻結構特征參數(shù)對分辨力和圖形質量的影響，給出SP光刻微觀和宏觀過程的物理描述。、對光刻分辨力影響和非線性光刻介質材料研究（1）基于非線性光學特性的SP光波超衍射現(xiàn)象，探索增強光刻分辨力的超分辨成像光刻方法。減小SP能量損耗的理論和技術途徑，提供超衍射材料的結構設計原則。（2）考慮超衍射材料結構特征、加工能力、損耗等實際因素，研究超分辨成像器件結構的優(yōu)化設計方法，獲得分辨力高、工藝窗口寬、加工復雜度適中、調(diào)焦定位容限高的透鏡設計結果。（2）研究紫外到深紫外頻段下，實現(xiàn)特定宏觀光學介電常數(shù)、磁導率、表面阻抗和調(diào)控SP行為的超衍射光學材料的結構正向和逆向設計，完成相應的設計算法和分析軟件。而亞波長金屬微納結構成型過程除涉及光刻分辨力外，還涉及到大面積、三維多層組合以及金屬復合材料變形等基礎科學問題，此外微細加工成本也是制約亞波長金屬微納結構光學性質研究的關鍵因素。解決SP光刻分辨力極限將面臨著以下幾個關鍵科學技術問題需要研究：由于SP光刻分辨力的實現(xiàn)首先是通過SP波與光刻介質相互作用，進行電磁能量轉換，因而基于光刻介質與倏逝波成像光場感光作用過程中的光學非線性效應、金屬納米團簇的引入及其對光刻分辨力影響是需要深入研究的關鍵科學技術問題之一。因此，發(fā)展完善的超分辨成像結構和器件的定向設計方法將為超分辨成像器的制作提供清晰的藍圖，并能夠有效地指導制作工作的完成。、規(guī)律和操縱特性目前的SP光學光刻的工作頻段集中在汞燈光源波長g線（436nm）和i線（365nm），其超衍射分辨能力（22nm以下）預示著采用更短波長的光刻光源（如193nm、157nm等）可以實現(xiàn)更高光學分辨力，達到10nm以下，甚至是1nm以下水平，這對于光刻技術未來發(fā)展無疑具有重要價值。制備出多層薄膜結構，論證在20 300nm的SP橫向傳輸波長范圍內(nèi)（工作波長365nm和193nm）。完善32nm超分辨成像器件的制備工藝，優(yōu)化傳統(tǒng)光學和SP超衍射成像系統(tǒng)對接的光刻實驗驗證系統(tǒng)，完成高質量的32nm線寬光刻圖形制備，實驗探索32nm線寬以下光刻分辨力。研究金屬納米團簇與感光顆粒的微觀結構、分布形態(tài)對光刻靈敏度的影響。提出16nm超分辨成像器件的設計方案，制備出改進設計和制備工藝的32nm超分辨成像器件。 進一步完善365nm感光顯影數(shù)理模型和計算分析軟件方法，獲得金屬超薄膜(厚度163。理論和實驗探索研究SP與輻射電子轉換光刻的方法可行性。研發(fā)一種焦深檢測的系統(tǒng)方案并實驗驗證。搭建針對光刻材料處理工藝的檢測系統(tǒng)（厚度、表面等），實驗研究光刻材料處理工藝評價對SP光刻質量的影響。提出有效提高單個Lens視場的理論和方法。實驗研究多層金屬/介質結構的制備工藝和方法；實驗研究在多層金屬/介質結構中有效激勵波長為365nm、248nm、193nm的SP模式的方法；實驗研究多層金屬/介質結構中SP模式的傳輸損耗特性與結構參數(shù)的關系。利用楊顧算法等優(yōu)化設計方法設計基于表面等離子成像的長焦深成像器件、相移器件等亞波長光學器件，用于改善SP成像質量。給出有效激發(fā)真空波長為365nm、248nm、193nm的SP模式的多層薄膜結構的方案。給出SP成像質量表征的系統(tǒng)，給出各種像差的成因和控制方法。理論研究利用金屬－介質混合材料調(diào)節(jié)介電常數(shù)的物理機制和規(guī)律，研究基于混合材料的SP模式基本特性；理論研究多層金屬/介質結構中SP的傳輸、耦合特性，分析在多層結構中有效激發(fā)SP模式的方法，以及SP模式的傳輸損耗特性。主要研究內(nèi)容：研究SP超衍射成像質量，像差分析和表征理論，研究SP成像像差產(chǎn)生的表征、描述、產(chǎn)生的原因和相應的克服方法。制備金屬(Au或Ag)的納米顆粒；研制出體積百分比1％的均勻分散的金屬納米顆粒－光刻膠復合體系，非線性感光材料（）。研究超分辨成像過程中的傳輸模式和成像機理；超衍射材料用于成像的理論和設計途徑，成像結構的設計原則，研究超分辨成像器件的放大倍率、焦深、視場、工作距等成像特性。給出SP光刻微觀和宏觀過程的物理描述。3. 超衍射材料的制備和檢測技術l 超衍射材料平面膜層中的單組分膜層、多組份膜層、平面和曲面復合膜層等高精度微細加工技術的研究；超衍射材料的結構參數(shù)、基本光學常數(shù)、近場光學行為等電磁特性的測量和表征技術。，獲得32nm線寬分辨力SP超分辨成像器件，制作特征尺寸為32nm的光柵、NEFO字符等集成電路常用典型圖形結構。同時，研究實現(xiàn)納米量級尺度上微結構圖形的原理和技術方法，最終形成制作高深寬比、面形誤差小、高質量光刻圖形的SP超衍射光學光刻工藝技術，搭建綜合性實驗平臺，對提高SP光刻圖形質量的波前工程技術、光刻輔助增強工藝等各種技術途徑進行分析和驗證，為課題五提供技術支持。、傳輸結構設計和優(yōu)化在研究內(nèi)容1和2的基礎上，針對實現(xiàn)增益補償?shù)牡蛽p耗的傳輸、耦合，設計SP傳輸、耦合、分束等功能結構，并針對提高SP光刻效率的應用要求，優(yōu)化設計結構參量。