【文章內(nèi)容簡介】 規(guī)律的研究，探索利用半導(dǎo)體增益材料補(bǔ)償SP傳輸損耗。、傳輸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化在研究內(nèi)容1和2的基礎(chǔ)上，針對實(shí)現(xiàn)增益補(bǔ)償?shù)牡蛽p耗的傳輸、耦合，設(shè)計(jì)SP傳輸、耦合、分束等功能結(jié)構(gòu)，并針對提高SP光刻效率的應(yīng)用要求，優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參量。、耦合結(jié)構(gòu)、材料的制備技術(shù)在理論研究的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)、材料的研究工作。、耦合行為的損耗測試和分析技術(shù)在制備低損耗SP傳輸、耦合結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對SP在各種微納結(jié)構(gòu)中的傳輸、耦合現(xiàn)象進(jìn)行測試，測試SP模式的模場和損耗特性，并進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)分析造成SP損耗的機(jī)理。在理論研究SP傳輸、耦合與結(jié)構(gòu)參量關(guān)系的基礎(chǔ)上，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(jī)理，研究金屬/介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)中利用熱光效應(yīng)、電光效應(yīng)實(shí)現(xiàn)SP調(diào)控的有效途徑。圍繞低損耗SP的傳輸、耦合，研究金屬和介質(zhì)混合形成的金屬陶瓷材料的制備技術(shù)，并利用該材料介電常數(shù)可調(diào)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)、制備SP傳輸、耦合結(jié)構(gòu)，并對金屬陶瓷材料中SP的傳輸、耦合、色散特性進(jìn)行測試。經(jīng)費(fèi)比例：10%承擔(dān)單位：清華大學(xué)、西南交通大學(xué)、中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所課題負(fù)責(zé)人：黃翊東學(xué)術(shù)骨干：劉仿、閆連山、范崇澄、邢卉課題提高SP光刻圖形質(zhì)量的原理和驗(yàn)證方法研究預(yù)期目標(biāo)：，研究實(shí)現(xiàn)高深寬比、陡直度好的高質(zhì)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(shù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證奠定理論基礎(chǔ)，并提供可靠的工藝技術(shù)支持。：特征尺寸32nm、深寬比2：1，申請發(fā)明專利35項(xiàng)，培養(yǎng)研究生10~15名。研究內(nèi)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(yīng)校正技術(shù)、離軸照明技術(shù)等波前工程技術(shù)相對應(yīng)的SP光刻理論模型研究。同時(shí)，研究實(shí)現(xiàn)納米量級尺度上微結(jié)構(gòu)圖形的原理和技術(shù)方法，最終形成制作高深寬比、面形誤差小、高質(zhì)量光刻圖形的SP超衍射光學(xué)光刻工藝技術(shù)，搭建綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對提高SP光刻圖形質(zhì)量的波前工程技術(shù)、光刻輔助增強(qiáng)工藝等各種技術(shù)途徑進(jìn)行分析和驗(yàn)證，為課題五提供技術(shù)支持。主要研究內(nèi)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(zhì)量的掩模設(shè)計(jì)和制備技術(shù)、光學(xué)光刻材料處理工藝、圖形傳遞工藝等關(guān)鍵輔助工藝。針對SP成像光刻技術(shù)特點(diǎn)，研究提高SP光刻圖形質(zhì)量的新機(jī)理和新方法，探索入射光偏振特性、幅相特性等光學(xué)特性對焦深、視場等光刻圖形質(zhì)量因素的影響。研究掩模鄰近效應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和制備、相移掩模設(shè)計(jì)和制備、離軸照明以及偏振光照明等波前照明技術(shù)對SP成像光刻質(zhì)量的影響，研究光刻掩模圖形設(shè)計(jì)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(zhì)量的波前工程技術(shù)、光刻輔助增強(qiáng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)檢測平臺(tái)，研究各實(shí)驗(yàn)檢測方法和分析評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)費(fèi)比例：32%承擔(dān)單位：中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所、四川大學(xué)、中國科技大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：姚漢民學(xué)術(shù)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(yù)期目標(biāo)：，獲得成像特性和規(guī)律，解決與超分辨成像分辨力相關(guān)的關(guān)鍵物理問題，獲得提高成像極限分辨力的物理實(shí)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(shè)計(jì)和分析方法，實(shí)現(xiàn)器件結(jié)構(gòu)制備，搭建SP超分辨成像光刻實(shí)驗(yàn)裝置和獲得驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為新一代光學(xué)光刻技術(shù)奠定重要理論和技術(shù)基礎(chǔ)。、超衍射成像和光刻過程，獲得16nm線寬分辨力的SP光學(xué)成像設(shè)計(jì)結(jié)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(jié)構(gòu)。~30篇，申請專利35項(xiàng)。培養(yǎng)研究生10~15名。研究內(nèi)容：本課題在前期SP超衍射、超分辨成像方面的研究基礎(chǔ)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(guān)的關(guān)鍵物理問題，探索提高成像極限分辨力的物理實(shí)現(xiàn)方法。研究與傳統(tǒng)成像系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)和分析方法，并設(shè)計(jì)和制備超分辨成像光刻器件，搭建相關(guān)光刻實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)際性能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。主要研究內(nèi)容：1. SP超分辨成像物理機(jī)制以及成像特性和規(guī)律在SP超分辨成像物理機(jī)制方面主要研究內(nèi)容包括：倏逝波以SP波形式作用時(shí)在超分辨成像過程中的傳輸模式和成像機(jī)理；超衍射材料用于成像的理論和設(shè)計(jì)途徑，成像結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則；系統(tǒng)描述SP超分辨成像光學(xué)特性的相關(guān)數(shù)理模型和計(jì)算方法。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(xué)傳遞函數(shù)等性能參數(shù)之間的理論關(guān)系；超分辨成像器件結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)與成像特性的數(shù)理關(guān)系模型；超分辨成像的像質(zhì)分析方法、精細(xì)像差理論模型和像差補(bǔ)償技術(shù)；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(jié)構(gòu)、光學(xué)系統(tǒng)缺陷之間的物理關(guān)系，以及像差對SP光刻分辨力的影響和關(guān)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(shù)途徑。2. 超分辨成像器件的一體化設(shè)計(jì)方法和軟件平臺(tái)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(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法，包括器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)依據(jù)、基本設(shè)計(jì)規(guī)律、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和相應(yīng)程序包，與傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)方法的技術(shù)接口等。3. 超衍射材料的制備和檢測技術(shù)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(fù)合膜層等高精度微細(xì)加工技術(shù)的研究；超衍射材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)、基本光學(xué)常數(shù)、近場光學(xué)行為等電磁特性的測量和表征技術(shù)。4. 縮小倍率超分辨成像器件和SP納米光學(xué)聚焦透鏡的制備和檢測技術(shù) 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(shù)、定位和對準(zhǔn)標(biāo)記的制備技術(shù)；SP納米光學(xué)聚焦透鏡中可對倏逝波光波振幅和位相調(diào)制的亞波長納米結(jié)構(gòu)、微結(jié)構(gòu)以及陣列式SP納米光學(xué)聚焦透鏡的外形結(jié)構(gòu)、金屬膜層制備、標(biāo)記加工以及保護(hù)膜層制備等方面的技術(shù)?？s小倍率超分辨成像器件和SP納米光學(xué)聚焦透鏡的制作精度、超分辨成像器件的星點(diǎn)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(shù)。5. SP光刻實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)開展超分辨成像器件與投影光學(xué)系統(tǒng)組合后實(shí)現(xiàn)縮小投影SP光學(xué)光刻的工作原理、光刻分辨力及光刻質(zhì)量等問題的分析研究；同時(shí)，對實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵單元技術(shù)，如高倍率投影物鏡、超分辨成像器件承片臺(tái)的五維精密控制、硅片承片臺(tái)的五維精密控制以及精密對準(zhǔn)等技術(shù)開展系統(tǒng)研究；開展紫外照明、高倍率投影物鏡、工件臺(tái)、掩模承載臺(tái)、對準(zhǔn)以及調(diào)平調(diào)焦等分系統(tǒng)的初裝聯(lián)調(diào)和測試、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整機(jī)集成和調(diào)試研究。系統(tǒng)開展用于驗(yàn)證納米光學(xué)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(dòng)生成系統(tǒng)、投影照明系統(tǒng)等分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作技術(shù)研究；研究納米光學(xué)聚焦透鏡SP光學(xué)光刻實(shí)驗(yàn)分系統(tǒng)的集成和調(diào)試技術(shù)研究。經(jīng)費(fèi)比例：36%承擔(dān)單位：中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所、深圳大學(xué)、電子科技大學(xué)、清華大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：羅先剛學(xué)術(shù)骨干：趙澤宇、林祥棣、馮沁、馬君顯、王彥欽、趙青、馮雪、譚學(xué)海四、年度計(jì)劃研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)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(guān)計(jì)算方法，研究SP成像、聚焦光場與光刻介質(zhì)相互作用的物理特性，分析金屬薄膜結(jié)構(gòu)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(zhì)的性能研究、設(shè)計(jì)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(zhì)量的影響，鄰近效應(yīng)修正的高質(zhì)量SP光刻掩模制備及可行性驗(yàn)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(jié)構(gòu)制備方法和試制，設(shè)計(jì)和搭建超分辨成像光學(xué)測試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。具體研究內(nèi)容有：系統(tǒng)地研究表面等離子光學(xué)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(jì)算方法和理論模型，研究SP與電磁瞬逝波相互作用機(jī)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(jié)構(gòu)特征參數(shù)對分辨力和圖形質(zhì)量的影響， SP光刻過程中的電磁能量轉(zhuǎn)換機(jī)制。給出SP光刻微觀和宏觀過程的物理描述。分析光刻結(jié)構(gòu)中SP的場分布特點(diǎn)與光刻效率、圖形質(zhì)量的關(guān)系。金屬納米顆粒的制備。 通過物理和化學(xué)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(xué)介質(zhì)與光刻介質(zhì)或金屬掩膜結(jié)構(gòu)復(fù)合，研究非線性等效應(yīng)對SP光刻介質(zhì)中局域光場分布，以及焦距、能量集中度、形狀的調(diào)控。研究分析SP模式損耗與結(jié)構(gòu)參量之間的關(guān)系；系統(tǒng)研究高質(zhì)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(zhì)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(zhì)量的各個(gè)因素，包括光源、照明、掩模、成像質(zhì)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(xué)鄰近效應(yīng)掩模優(yōu)化修正方法及制備技術(shù)，設(shè)計(jì)搭建用于SP光刻掩模檢驗(yàn)的光刻實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，45nm以下線寬的SP光刻掩模制備技術(shù)及檢測。研究超分辨成像過程中的傳輸模式和成像機(jī)理；超衍射材料用于成像的理論和設(shè)計(jì)途徑，成像結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shù)研究；設(shè)計(jì)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(tái)，SP光刻質(zhì)量對照明特性依賴的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。給出SP光刻質(zhì)量對掩模參數(shù)的依賴特性，SP光刻質(zhì)量對制備膜層參數(shù)的依賴特性。建立金屬復(fù)合材料非線性光學(xué)性質(zhì)測試平臺(tái)。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(zhì)量的影響，發(fā)展365nm感光顯影數(shù)理模型和計(jì)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(fù)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(tái)，獲得SP模式特性和耦合特性與結(jié)構(gòu)參量之間的關(guān)系，明確影響SP損耗的主要因素。形成高質(zhì)量的金屬納米膜層制備技術(shù)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(nèi)缺陷尺寸50nm～100nm的空洞數(shù)目20，100nm以上5）的高質(zhì)量金屬薄膜層。建立納米量級薄膜的測試平臺(tái)，完成對所制備出金屬薄膜的特性進(jìn)行測試。建立光學(xué)鄰近效應(yīng)修正掩模的設(shè)計(jì)模型和分析評價(jià)方法，搭建用于檢驗(yàn)掩模質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并用其對光學(xué)鄰近效應(yīng)修正掩模技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，SP光刻實(shí)現(xiàn)45nm以下線寬的高質(zhì)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(shè)計(jì)結(jié)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(shí)現(xiàn)小于45nm線寬分辨力的超分辨成像器件制備和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。1發(fā)表論文25～35篇，申請發(fā)明專利16～20項(xiàng)。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(shù)途徑，發(fā)展與SP成像相關(guān)的波前工程理論和技術(shù)，SP光刻掩模影響感光特性和質(zhì)量的規(guī)律，納米金屬顆粒對SP感光介質(zhì)特性的影響分析，金屬介質(zhì)混合材料SP光學(xué)特性研究，高質(zhì)量介質(zhì)納米薄膜層和金屬－介質(zhì)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(zhì)量的影響和實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)搭建超分辨成像器件的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容：研究SP超衍射成像質(zhì)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(yīng)的克服方法。研究提高SP成像分辨力，擴(kuò)大視場以及焦深的切實(shí)可行的解決方法。建立優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對波前調(diào)控器件的設(shè)計(jì)。建立傳統(tǒng)光刻技術(shù)與SP光刻技術(shù)的銜接， 探索利用傳統(tǒng)光學(xué)的波前調(diào)控和預(yù)畸變技術(shù)提高SP光刻質(zhì)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(diǎn)；研究光刻掩模高頻分量與SP的耦合、轉(zhuǎn)化以及SP與光刻介質(zhì)間電磁能量耦合和轉(zhuǎn)換過程；研究掩模版結(jié)構(gòu)參數(shù)、膜層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及光刻介質(zhì)的特性對SP光刻過程中電磁能量利用和轉(zhuǎn)換的影響。研究金屬納米顆粒加入光刻膠后，對光刻膠相關(guān)物理、化學(xué)性能（如粘滯性、粘附性、抗蝕性、表面張力、平整度、以及力學(xué)模量等參數(shù)），及光刻靈敏度和分辨力的影響。光刻介質(zhì)的性能參數(shù)、表面平整度與SP光刻圖形質(zhì)量的關(guān)系。研究并分析SP特點(diǎn)、光刻介質(zhì)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(zhì)量的影響；進(jìn)行SP光刻中相干效應(yīng)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(zhì)混合材料調(diào)節(jié)介電常數(shù)的物理機(jī)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(zhì)結(jié)構(gòu)中SP的傳輸、耦合特性，分析在多層結(jié)構(gòu)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(zhì)量介質(zhì)納米薄膜層和金屬－介質(zhì)混合材料薄膜層的制備工藝和方法；實(shí)驗(yàn)研究SP模式耦合效率和損耗與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系。研究光源偏振態(tài)、離軸照明對SP光刻質(zhì)量的影響，設(shè)計(jì)和搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，開展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shè)計(jì)優(yōu)化方法，以及相移掩模制備方法。實(shí)驗(yàn)研究光刻材料處理、曝光顯影等工藝對SP光刻質(zhì)量的影響規(guī)律、分析及評價(jià)方法。用于45線寬SP光刻的高質(zhì)量掩模及光刻圖形制備。研究進(jìn)一步提高超分辨成像器件成像分辨力的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)分析方法。研究6