【文章內容簡介】 規(guī)律的研究，探索利用半導體增益材料補償SP傳輸損耗。、傳輸結構設計和優(yōu)化在研究內容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。、耦合結構、材料的制備技術在理論研究的基礎上，為有效提高SP納米光刻效率，開展制備低損耗SP傳輸、耦合結構、材料的研究工作。、耦合行為的損耗測試和分析技術在制備低損耗SP傳輸、耦合結構的基礎上，對SP在各種微納結構中的傳輸、耦合現(xiàn)象進行測試，測試SP模式的模場和損耗特性，并進一步實驗分析造成SP損耗的機理。在理論研究SP傳輸、耦合與結構參量關系的基礎上，探索調控SP模式特性（包括波長、色散、能量分布、耦合等）的物理機理，研究金屬/介質納米結構中利用熱光效應、電光效應實現(xiàn)SP調控的有效途徑。圍繞低損耗SP的傳輸、耦合，研究金屬和介質混合形成的金屬陶瓷材料的制備技術，并利用該材料介電常數(shù)可調的特點，設計、制備SP傳輸、耦合結構，并對金屬陶瓷材料中SP的傳輸、耦合、色散特性進行測試。經費比例：10%承擔單位：清華大學、西南交通大學、中國科學院光電技術研究所課題負責人：黃翊東學術骨干：劉仿、閆連山、范崇澄、邢卉課題提高SP光刻圖形質量的原理和驗證方法研究預期目標：，研究實現(xiàn)高深寬比、陡直度好的高質量SP光刻圖形的原理和方法，為課題五SP超分辨成像光刻技術實驗驗證奠定理論基礎，并提供可靠的工藝技術支持。：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。研究內容：本課題在課題一針對SP超分辨物理極限問題的研究上，主要開展鄰近效應校正技術、離軸照明技術等波前工程技術相對應的SP光刻理論模型研究。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。主要研究內容：研究基于SP超分辨光刻的配套光刻工藝和方法，研究用于提高SP光刻質量的掩模設計和制備技術、光學光刻材料處理工藝、圖形傳遞工藝等關鍵輔助工藝。針對SP成像光刻技術特點，研究提高SP光刻圖形質量的新機理和新方法，探索入射光偏振特性、幅相特性等光學特性對焦深、視場等光刻圖形質量因素的影響。研究掩模鄰近效應優(yōu)化設計和制備、相移掩模設計和制備、離軸照明以及偏振光照明等波前照明技術對SP成像光刻質量的影響，研究光刻掩模圖形設計優(yōu)化方法及仿真模型方式、照明偏振特性優(yōu)化方法及仿真模型及其選擇依據(jù)。分別搭建針對提高SP光刻圖形質量的波前工程技術、光刻輔助增強技術的實驗檢測平臺，研究各實驗檢測方法和分析評價標準。經費比例：32%承擔單位：中國科學院光電技術研究所、四川大學、中國科技大學課題負責人：姚漢民學術骨干：王長濤、蘇顯渝、劉堯、張斗國、賴之安課題超分辨成像光刻器件原理和方法研究預期目標：，獲得成像特性和規(guī)律，解決與超分辨成像分辨力相關的關鍵物理問題，獲得提高成像極限分辨力的物理實現(xiàn)方法。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。、超衍射成像和光刻過程，獲得16nm線寬分辨力的SP光學成像設計結果。，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。~30篇，申請專利35項。培養(yǎng)研究生10~15名。研究內容：本課題在前期SP超衍射、超分辨成像方面的研究基礎上，展開超衍射材料、超分辨SP成像的物理原理、特性和規(guī)律研究，解決與超分辨成像分辨力相關的關鍵物理問題，探索提高成像極限分辨力的物理實現(xiàn)方法。研究與傳統(tǒng)成像系統(tǒng)的一體化設計和分析方法，并設計和制備超分辨成像光刻器件，搭建相關光刻實驗裝置進行實際性能的實驗驗證。主要研究內容：1. SP超分辨成像物理機制以及成像特性和規(guī)律在SP超分辨成像物理機制方面主要研究內容包括：倏逝波以SP波形式作用時在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；系統(tǒng)描述SP超分辨成像光學特性的相關數(shù)理模型和計算方法。在SP超分辨成像特性和規(guī)律方面主要研究內容包括：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。2. 超分辨成像器件的一體化設計方法和軟件平臺超分辨與傳統(tǒng)衍射受限成像對接的成像原理和分析方法，以及二者之間的成像原理、理論模型、設計原則、成像特性分析方法和手段等方面的理論方法接口；可制備的超分辨成像光刻器件結構設計和優(yōu)化方法，包括器件結構的設計依據(jù)、基本設計規(guī)律、優(yōu)化設計方法和相應程序包，與傳統(tǒng)光學設計方法的技術接口等。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。4. 縮小倍率超分辨成像器件和SP納米光學聚焦透鏡的制備和檢測技術 縮小倍率超分辨成像器件的曲面膜系高精度面形控制技術、定位和對準標記的制備技術；SP納米光學聚焦透鏡中可對倏逝波光波振幅和位相調制的亞波長納米結構、微結構以及陣列式SP納米光學聚焦透鏡的外形結構、金屬膜層制備、標記加工以及保護膜層制備等方面的技術?？s小倍率超分辨成像器件和SP納米光學聚焦透鏡的制作精度、超分辨成像器件的星點與分辨力、傳函和分辨力均勻性、像差分析等成像特性表征技術。5. SP光刻實驗驗證系統(tǒng)開展超分辨成像器件與投影光學系統(tǒng)組合后實現(xiàn)縮小投影SP光學光刻的工作原理、光刻分辨力及光刻質量等問題的分析研究；同時，對實驗系統(tǒng)的關鍵單元技術，如高倍率投影物鏡、超分辨成像器件承片臺的五維精密控制、硅片承片臺的五維精密控制以及精密對準等技術開展系統(tǒng)研究；開展紫外照明、高倍率投影物鏡、工件臺、掩模承載臺、對準以及調平調焦等分系統(tǒng)的初裝聯(lián)調和測試、實驗系統(tǒng)整機集成和調試研究。系統(tǒng)開展用于驗證納米光學聚焦透鏡超分辨光刻性能的聚焦透鏡承載以及精密定位系統(tǒng)、圖形自動生成系統(tǒng)、投影照明系統(tǒng)等分系統(tǒng)的設計和制作技術研究；研究納米光學聚焦透鏡SP光學光刻實驗分系統(tǒng)的集成和調試技術研究。經費比例：36%承擔單位：中國科學院光電技術研究所、深圳大學、電子科技大學、清華大學課題負責人：羅先剛學術骨干：趙澤宇、林祥棣、馮沁、馬君顯、王彥欽、趙青、馮雪、譚學海四、年度計劃研究內容預期目標第一年主要涉及SP超分辨成像理論模型及物理過程，發(fā)展相關計算方法，研究SP成像、聚焦光場與光刻介質相互作用的物理特性，分析金屬薄膜結構材料中SP波傳輸耦合損耗的特性規(guī)律，非線性SP光刻介質的性能研究、設計和初步制備，系統(tǒng)分析研究SP光刻各材料、工藝環(huán)節(jié)對光刻質量的影響，鄰近效應修正的高質量SP光刻掩模制備及可行性驗證，系統(tǒng)研究SP超分辨成像特性規(guī)律和超分辨成像器件結構制備方法和試制，設計和搭建超分辨成像光學測試實驗系統(tǒng)。具體研究內容有：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。研究SP光刻過程中高頻信息的傳遞過程，分析光刻結構特征參數(shù)對分辨力和圖形質量的影響， SP光刻過程中的電磁能量轉換機制。給出SP光刻微觀和宏觀過程的物理描述。分析光刻結構中SP的場分布特點與光刻效率、圖形質量的關系。金屬納米顆粒的制備。 通過物理和化學方法制備獲得一定尺寸和形狀的金屬納米顆粒。將非線性光學介質與光刻介質或金屬掩膜結構復合，研究非線性等效應對SP光刻介質中局域光場分布，以及焦距、能量集中度、形狀的調控。研究分析SP模式損耗與結構參量之間的關系；系統(tǒng)研究高質量金屬（Ag、Au）納米膜層的制備工藝和方法；研究金屬薄膜厚度和介電常數(shù)的測試方法，系統(tǒng)研究金屬薄膜質量的量化表征參數(shù)和受工藝條件影響的規(guī)律。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。研究SP光刻中光學鄰近效應掩模優(yōu)化修正方法及制備技術，設計搭建用于SP光刻掩模檢驗的光刻實驗系統(tǒng)和開展相關實驗，45nm以下線寬的SP光刻掩模制備技術及檢測。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。研究SP超分辨成像器件的設計方法，開展器件數(shù)值仿真和性能分析，研究器件制備工藝公差容限的分析方法。研究超衍射材料和超分辨成像器件的制備方案和工藝流程，開展45nm以下線寬超分辨成像器件的制備技術研究；設計搭建用于超衍射材料和器件的成像性能測試系統(tǒng)。建立SP光刻成像的物理模型和表征平臺，SP光刻質量對照明特性依賴的統(tǒng)計規(guī)律。給出SP光刻質量對掩模參數(shù)的依賴特性，SP光刻質量對制備膜層參數(shù)的依賴特性。建立金屬復合材料非線性光學性質測試平臺。波長： 355nm單橫模；脈寬：16ns；頻率：10Hz。發(fā)展感光物理模型、感光材料特性對光刻質量的影響，發(fā)展365nm感光顯影數(shù)理模型和計算分析方法。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（）。建立研究SP模式、傳輸、耦合等特性的模擬仿真平臺，獲得SP模式特性和耦合特性與結構參量之間的關系，明確影響SP損耗的主要因素。形成高質量的金屬納米膜層制備技術體系，提供完整工藝流程和工藝參數(shù)；制備出厚度20～30nm，最大起伏小于3nm，有效薄膜區(qū)域尺寸Ф1mm，致密性好，空洞缺陷少（有效薄膜區(qū)域內缺陷尺寸50nm～100nm的空洞數(shù)目20，100nm以上5）的高質量金屬薄膜層。建立納米量級薄膜的測試平臺，完成對所制備出金屬薄膜的特性進行測試。建立光學鄰近效應修正掩模的設計模型和分析評價方法，搭建用于檢驗掩模質量的實驗系統(tǒng)，并用其對光學鄰近效應修正掩模技術進行實驗驗證，SP光刻實現(xiàn)45nm以下線寬的高質量一維光刻線條圖形。提供45nm以下線寬分辨力的SP超分辨成像器件的優(yōu)化設計結果，搭建超衍射材料和超分辨成像器件的成像性能測試系統(tǒng)，實現(xiàn)小于45nm線寬分辨力的超分辨成像器件制備和實驗驗證。1發(fā)表論文25～35篇，申請發(fā)明專利16～20項。第二年研究主要涉及：研究SP超衍射成像像差分析和表征理論，提高分辨力、視場和焦深的物理技術途徑，發(fā)展與SP成像相關的波前工程理論和技術，SP光刻掩模影響感光特性和質量的規(guī)律，納米金屬顆粒對SP感光介質特性的影響分析，金屬介質混合材料SP光學特性研究，高質量介質納米薄膜層和金屬－介質混合材料薄膜層的制備工藝和方法，研究光源照明特性、相移掩模對SP光刻質量的影響和實驗系統(tǒng)搭建、樣品制備， 45～32nm線寬SP光刻掩模及光刻圖形制備，與傳統(tǒng)物鏡對接和一體化設計分析方法，研究65nm以下線寬超分辨成像器件的制備和測試，初步設計搭建超分辨成像器件的實驗驗證系統(tǒng)。主要研究內容：研究SP超衍射成像質量，像差分析和表征理論，研究SP成像像差產生的表征、描述、產生的原因和相應的克服方法。研究提高SP成像分辨力，擴大視場以及焦深的切實可行的解決方法。建立優(yōu)化設計平臺，實現(xiàn)對波前調控器件的設計。建立傳統(tǒng)光刻技術與SP光刻技術的銜接， 探索利用傳統(tǒng)光學的波前調控和預畸變技術提高SP光刻質量的方法途徑。研究光刻光源SP激發(fā)的過程和場分布特點；研究光刻掩模高頻分量與SP的耦合、轉化以及SP與光刻介質間電磁能量耦合和轉換過程；研究掩模版結構參數(shù)、膜層結構特點，以及光刻介質的特性對SP光刻過程中電磁能量利用和轉換的影響。研究金屬納米顆粒加入光刻膠后，對光刻膠相關物理、化學性能（如粘滯性、粘附性、抗蝕性、表面張力、平整度、以及力學模量等參數(shù)），及光刻靈敏度和分辨力的影響。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。研究并分析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；進行SP光刻中相干效應以及改善SP光刻線條對比度、陡度、邊緣粗糙度的方法研究。理論研究利用金屬－介質混合材料調節(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。研究高質量介質納米薄膜層和金屬－介質混合材料薄膜層的制備工藝和方法；實驗研究SP模式耦合效率和損耗與結構參數(shù)之間的關系。研究光源偏振態(tài)、離軸照明對SP光刻質量的影響，設計和搭建實驗系統(tǒng)，開展實驗驗證研究，研究用于提高SP光刻焦深、線寬分辨力的相移掩模設計優(yōu)化方法，以及相移掩模制備方法。實驗研究光刻材料處理、曝光顯影等工藝對SP光刻質量的影響規(guī)律、分析及評價方法。用于45線寬SP光刻的高質量掩模及光刻圖形制備。研究進一步提高超分辨成像器件成像分辨力的設計方法，研究傳統(tǒng)投影物鏡和SP超分辨成像的對接方法和一體化設計分析方法。研究6