【正文】 的高質(zhì)量一維光刻線條圖形。形成高質(zhì)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(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。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（）。波長： 355nm單橫模；脈寬：16ns；頻率：10Hz。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。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)。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。系統(tǒng)理論分析研究影響SP光刻質(zhì)量的各個因素，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。將非線性光學介質(zhì)與光刻介質(zhì)或金屬掩膜結構復合，研究非線性等效應對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。金屬納米顆粒的制備。給出SP光刻微觀和宏觀過程的物理描述。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)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(diào)試技術研究。縮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。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。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(zhì)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。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。培養(yǎng)研究生10~15名。，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。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。分別搭建針對提高SP光刻圖形質(zhì)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。針對SP成像光刻技術特點，研究提高SP光刻圖形質(zhì)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(zhì)量因素的影響。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(zhì)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(zhì)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。：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。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，并利用該材料介電常數(shù)可調(diào)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。、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。、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。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)。~40篇，申請專利10項以上。、耦合多層金屬介質(zhì)薄膜結構，明確該結構樣品的工藝制備方法以及其中SP傳輸和耦合損耗特性的測試分析方法，獲得指導性結果。經(jīng)費比例：11%承擔單位：中國科學技術大學、中國科學院物理研究所、中國科學院光電技術研究所課題負責人：明海學術骨干：王沛、周岳亮、王燦、魯擁華、潘麗課題影響SP光刻效率的關鍵物理問題預期目標：、耦合過程中電磁能量損耗的物理規(guī)律，得到有效減少SP損耗的物理機制和技術途徑，建立損耗影響SP光刻效率的分析方法和提高途徑,深入研究調(diào)控SP材料介電常數(shù)、損耗、色散行為的物理機制和技術途徑。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(zhì)性能的調(diào)控。引入矢量光場、非線性光學效應，研究徑向偏振光高效最優(yōu)SP激發(fā)過程及特性對成像光刻空間分辨力及局域場增強效應的影響。發(fā)展用于描述SP光刻工藝過程的數(shù)值仿真方法，建立相應的非線性時域和頻域有限差分法、嚴格耦合波（RCWA）等計算分析工具。、表面平整度與SP光刻圖形質(zhì)量的關系。研究內(nèi)容：。培養(yǎng)研究生1015名。給出32nm線寬光刻介質(zhì)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。建立SP與光刻介質(zhì)相互作用過程的物理描述和分析方法。經(jīng)費比例：11%承擔單位：首都師范大學課題負責人：張巖學術骨干：劉娟、周云松、劉樹田、董碧珍課題SP與光刻介質(zhì)相互作用的機理研究預期目標：本課題針對表面等離子體超分辨成像光刻中SP光場與光刻介質(zhì)相互作用，研究在365nm波長光源條件下SP與光刻介質(zhì)相互作用過程中電磁能量轉(zhuǎn)換機制，分析光刻介質(zhì)性能參數(shù)與光刻分辨力和圖形質(zhì)量之間的關系，建立SP光刻過程的物理描述和分析方法；基于光學非線性等效應，發(fā)展新型SP光刻介質(zhì)，提高SP光刻的分辨力和靈敏度。同其他課題合作，通過波前調(diào)制，控制SP成像的特性，實現(xiàn)長焦深成像。（4）擴展SP成像焦深的器件設計、制作和實驗表征。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，利用楊顧算法等優(yōu)化設計方法設計基于SP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(zhì)量。在前面工作的基礎上，同課題4，5 結合，研究提高SP光刻質(zhì)量的理論機制和技術途徑。探索對SP成像波長、振幅、位相、傳輸方向、偏振態(tài)、態(tài)密度等參數(shù)的操控理論和方法，為結合光刻膠工藝進一步提高SP光刻質(zhì)量提供前提。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(zhì)量的影響，為SP光刻照明選擇提供依據(jù)；研究成像掩模質(zhì)量，如圖形深度、邊緣形貌、圖形質(zhì)量等對SP光刻質(zhì)量的影響，為制定SP掩模設計和工藝標準提供依據(jù)。（2）研究各種因素對SP成像性能的影響。在365nm波長光源條件下建立優(yōu)化設計平臺，實現(xiàn)對波前調(diào)控器件的設計。建立基于SP光學的超分辨成像模型，系統(tǒng)地描述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體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，對SP超衍射成像光刻分辨力的理論極限進行預測和分析。培養(yǎng)研究生10~15名。 （100nm32nm線寬）的有效方法，并為項目總體提供一套焦深檢測系統(tǒng)方案并進行實驗驗證。、超分辨成像理論仿真和優(yōu)化設計平臺。第五課題研究SP超衍射材料、超分辨SP成像器件的物理原理和實現(xiàn)方法，為新一代光學光刻技術奠定重要理論和技術基礎。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。第二課題研究SP與光刻介質(zhì)相互作用機理，建立SP與光刻介質(zhì)作用的數(shù)理模型，并分析光刻材料對光刻分辨力的影響特性。各個課題都緊密圍繞項目總體目標和關鍵科學問題開展研究，或者從SP成像光刻分辨力、光刻介質(zhì)、光刻質(zhì)量、光刻效率、光刻器件、光刻工藝等不同側面，或者選擇不同的理論體系，圍繞SP超分辨成像光刻研究的重大科技問題開展協(xié)同研究，彼此既有關聯(lián)又有各自主攻的科研目標。目前，這方面的研究尚未見報道。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。例如，提出平面縮小SP光學光刻成像器件，采用縮放倍率的SP光學光刻成像器件能夠有效地解決掩模制備工藝中特征尺寸為32nm結構圖形的關鍵技術難點，其平面特性能夠更好地與傳統(tǒng)光學光刻工藝相兼容，為衍射受限光學光刻系統(tǒng)的集成奠定了理論和技術基礎。本項目將系統(tǒng)地、全面地開展SP超分辨成像特性研究，并建立衍射受限與超衍射成像統(tǒng)一的理論和技術體系，從而為SP超分辨成像技術的應用并與傳統(tǒng)光學成像技術的對接奠定理論和技術基礎。2. 項目提出建立衍射受限與超衍射光學成像統(tǒng)一的理論和技術體系，可以實現(xiàn)超分辨成像器件與傳統(tǒng)光學成像系統(tǒng)一體化的設計、分析和評價，不僅豐富和完備了傳統(tǒng)光學成像理論知識體系，而且具有技術兼容性和繼承性，對于超分辨成像光學光刻具有重要意義。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。超分辨成像器件具有利用傳統(tǒng)長波長光源實現(xiàn)32nm線寬以下光刻分辨力的理論和技術優(yōu)勢，同時在很大程度上保障了光刻材料、光刻工藝與傳統(tǒng)光刻技術兼容。（2）光刻實驗系統(tǒng)的關鍵單元技術方案主要有基于近場光學光纖探針納米定位和距離測定技術，利用自主調(diào)焦技術，利用近場莫爾條紋技術監(jiān)控納米精度的調(diào)焦狀態(tài)，通過以上技術方法，設計和構造與超衍射和超分辨成像器件相適應的工件臺、精密調(diào)平調(diào)焦等單元技術，并集成到實驗系統(tǒng)中，實現(xiàn)超分辨顯微觀測和光學光刻實驗應用研究演示。建立掃描光刻和投影成像光刻兩種工作模式的光學光刻實驗系統(tǒng)；系統(tǒng)結構主要包括紫外均勻照明系統(tǒng)、基片工件臺、超透鏡和超衍射聚焦承載和精密調(diào)焦調(diào)平機構、輔助投影光刻物鏡系統(tǒng)、掩模臺等部分。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。（2）建立小型化、集成化軸對稱偏振光源，研究成像、光刻結構中SP的徑向偏振光高效最優(yōu)激發(fā)，及其光場的矢量性、軸對稱性對局域光場的調(diào)控作用。針對光刻過程中的焦深調(diào)控，研究光刻結構復合非線性光學材料或光敏材料的非線性過程、及其對局域光場的調(diào)控、對焦距、能量集中度、形狀的影響。、實現(xiàn)和調(diào)控方法研究方面：（1）表面等離子體亞波長高分辨光學成像及光刻過程中的焦深調(diào)控和能量損耗補償問題。（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。以精密的刀口為目標物，在物方作高精度掃描，經(jīng)過平行光管物鏡、高倍率鏡頭以及被測超分辨成像器件后，直接以SNOM探針作為采樣狹縫，對刀口擴展函數(shù)進行高精度、高分辨力的自動掃描采樣，并以數(shù)字傅里葉分析法計算超分辨成像器件的光學傳遞函數(shù)。再通過高分辨圖像采集設備獲得星點的光強信息和分布特性。（8）利用特殊設計和制作的接近式星點檢驗靶檢測超分辨成像器件的星點聚焦情況。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。特殊設計和制作的顯微式分辨力檢驗靶，將其置于在超分辨成像器件的像面上，采用均勻紫外光源照明，使分辨力靶成像在物面上，再通過高倍率鏡頭進行觀察。通過高分辨圖像采集設備獲得星點/分辨力的光強信息和分布特性。綜合考慮實際金屬材料參數(shù)、工作波長、探測器靈敏度等多個因素，設計用于實驗系統(tǒng)的超分辨成像器件結構。（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(zhì)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。結合超分辨成像理論和像差分析手段，建立計算機分析方法，展開器件各種像差的數(shù)值模擬和仿真分析。同時利用嚴格的矢量電磁場理論對超分辨成像器件進行分析，并且編寫高效的成像模擬軟件，研究器件在矢量光作用下的成像行為。結合超衍射行為的分析方法，并參考傳統(tǒng)光線追跡模型，探索出一種全新的光線超衍射追跡方法。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。、電磁波超衍射能量局域的器件結構設計、優(yōu)化、制備和性能檢測技術研究方面：（1）超分辨成像器件結構建模和計算機輔助設計基本平臺。同時，將成像結果與光場照明掩模成像結果對比，考察其成像分辨力、對比度、像差等方面的差異。并根據(jù)補償理論，設計和數(shù)值模擬分析像差補償?shù)某苌涑上衿骷＝Y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。（3）基于超衍射材料中光波的傳輸變換規(guī)律，類