超分辨光刻
關(guān)注創(chuàng)建者：木星人士 創(chuàng)建時(shí)間：2017-01-11
超分辨光刻的實(shí)例教程
來(lái)源：內(nèi)容來(lái)自解放軍報(bào)社裝備發(fā)展部分社，作者 鄒維榮、呂珍慧
我國(guó)成功研制出世界首臺(tái)分辨力最高紫外超分辨光刻裝備
可加工22納米芯片
▲超分辨光刻裝備核心部件納米定位干涉儀以及精密間隙測(cè)量系統(tǒng)。
軍報(bào)記者成都11月29日電（呂珍慧、記者鄒維榮）國(guó)家重大科研裝備研制項(xiàng)目“超分辨光刻裝備研制”29日通過(guò)驗(yàn)收，這是我國(guó)成功研制出的世界首臺(tái)分辨力最高紫外超分辨光刻裝備。該光刻機(jī)由中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所研制，光刻分辨力達(dá)到22納米，結(jié)合多重曝光技術(shù)后，可用于制造10納米級(jí)別的芯片。
▲超分辨光刻設(shè)備核心部件超分辨光刻鏡頭。
中科院理化技術(shù)研究所許祖彥院士等驗(yàn)收組專家一致表示，該光刻機(jī)在365納米光源波長(zhǎng)下，單次曝光最高線寬分辨力達(dá)到22納米。項(xiàng)目在原理上突破分辨力衍射極限，建立了一條高分辨、大面積的納米光刻裝備研發(fā)新路線，繞過(guò)了國(guó)外相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)壁壘。
▲超分辨光刻設(shè)備加工的4英寸光刻樣品。
▲采用超分辨光刻設(shè)備加工的超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器。
光刻機(jī)是制造芯片的核心裝備，我國(guó)在這一領(lǐng)域長(zhǎng)期落后。
展開(kāi) 所以由于衍射效應(yīng)，成像分辨率會(huì)受到限制，最終的分辨率取決于波長(zhǎng)、數(shù)值孔徑等參數(shù)，波長(zhǎng)越小、數(shù)值孔徑越大分辨率則越高，所以ASML這些年來(lái)主要的研究方向就是利用更短的波長(zhǎng)(近紫外-深紫外-極紫外)、增大數(shù)值孔徑(更復(fù)雜的物鏡、液體浸沒(méi))。
但是每進(jìn)一步都變得更加艱難，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、加工裝配、誤差檢測(cè)等等諸多方面都提出了更為苛刻的要求，成本也越來(lái)越高昂。
那么表面等離子體光刻又是怎么一回事呢？表面等離子體指的是一種局域在物質(zhì)表面的特殊的電磁波，隨著離開(kāi)物質(zhì)表面距離的增大迅速衰減，一般認(rèn)為波長(zhǎng)量級(jí)以上的區(qū)域就不存在了。
更為神奇的是，雖然表面等離子體波是由其他電磁波激發(fā)的，但是波長(zhǎng)會(huì)被極大地壓縮，而壓縮的比例取決于材料的電磁性質(zhì)等參數(shù)。
這就意味著，利用表面等離子體波進(jìn)行光刻時(shí)，從原理上就不在受到傳統(tǒng)衍射極限的限制了。
在光刻機(jī)研制方面，我們一直有兩個(gè)選擇：沿用ASML的老路走一遍，還是另辟蹊徑通過(guò)新原理彎道超車？我們國(guó)家目前兩個(gè)選擇都在做，而這臺(tái)SP光刻機(jī)的研制成功，就是讓我們看到了彎道超車的可能性。
其實(shí)從原理上，這簡(jiǎn)直就不是彎道超車了，而是在別的人還在繞山路的時(shí)候，我們嘗試著打了一條隧道……雖然還沒(méi)有完全挖通，但曙光就在眼前了。
展開(kāi) 所以開(kāi)發(fā)一種在低溫下同樣可以工作的光刻膠材料技術(shù)是一個(gè)非常重要的發(fā)展方向。
ETRI在韓國(guó)首次將其開(kāi)發(fā)的低溫型光刻膠材料應(yīng)用于OLED顯示器的制作工藝中。據(jù)報(bào)道，該研究團(tuán)隊(duì)制作了一款0.7英寸的微型OLED顯示器樣機(jī)，這一尺寸和像素分辨率適用于一些可穿戴設(shè)備。該材料可以制作出尺寸不超過(guò)3μm的像素，每英寸有2300個(gè)像素，所以非常適合用于生產(chǎn)超高分辨率面板。
該研究團(tuán)隊(duì)從2016年開(kāi)始就在進(jìn)行與OLED微型顯示器相關(guān)的AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）技術(shù)研究，現(xiàn)在他們的技術(shù)可以起到很多AR設(shè)備制作的平臺(tái)作用。此外，ETRI還具體地評(píng)估了這種新光刻膠材料的性能，并支持參與世界一流的學(xué)術(shù)會(huì)議和展覽。
在該技術(shù)驗(yàn)證完成后，ETRI開(kāi)始向一些韓國(guó)公司獨(dú)家供應(yīng)這種材料。值得注意的是，這種新型光刻膠材料已經(jīng)成功應(yīng)用于該公司今年所發(fā)布的一款智能手機(jī)的生產(chǎn)。據(jù)報(bào)告預(yù)計(jì)，僅在2021年，這一材料和技術(shù)就能夠帶來(lái)超過(guò)600億韓元的銷售額。
Nam Sung Cho博士說(shuō)：“我們與政府、公司和國(guó)家研究機(jī)構(gòu)一起通過(guò)國(guó)家項(xiàng)目成功地實(shí)現(xiàn)了這種光刻膠原材料的本地化。我們希望這一成就有助于韓國(guó)保持其在顯示領(lǐng)域的領(lǐng)先地位和在工業(yè)材料、零件和設(shè)備方面的獨(dú)立性。”
ETRI正計(jì)劃進(jìn)行后續(xù)的相關(guān)研究，以開(kāi)發(fā)出更高分辨率的面板，比如像素分辨率超過(guò)3000 PPI。另外，他們也在繼續(xù)討論如何將其開(kāi)發(fā)的這種微型顯示技術(shù)轉(zhuǎn)讓給相關(guān)公司。
關(guān)于ETRI
韓國(guó)電子通信研究院一直致力于通過(guò)發(fā)展超連接的智能基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)來(lái)獲得全球技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，并為國(guó)家的創(chuàng)新增長(zhǎng)提供支持。同時(shí)，以ICT為基礎(chǔ)，ETRI將為營(yíng)造人們可以安心信賴的安全社會(huì)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。
展開(kāi) 三年前，勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）和弗吉尼亞理工大學(xué)的科學(xué)家和工程師開(kāi)始專注于使用光固化技術(shù)3D打印石墨烯氣凝膠，這種方法稱為微立體光刻投影技術(shù)。
在投影微立體光刻中，紫外光用于將部分層的圖像投影到光敏液體樹(shù)脂中，光敏液體樹(shù)脂被固化并硬化成圖像的形狀。使用這種方法，研究人員能夠提高3D石墨烯氣凝膠的分辨率，可以達(dá)到大約10微米。
為了創(chuàng)造這些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，研究人員開(kāi)始使用氧化石墨烯（石墨烯的前體），使片材交聯(lián)形成多孔水凝膠。通過(guò)超聲波破碎氧化石墨烯水凝膠并添加光敏丙烯酸酯聚合物，研究人員可以使用投影微立體光刻技術(shù)來(lái)創(chuàng)建所需的固體3D結(jié)構(gòu)，其中石墨烯氧化物被捕獲在長(zhǎng)而剛性的丙烯酸酯聚合物鏈中。最后，他們將3D結(jié)構(gòu)放置在爐子中以燒掉聚合物并將物體融合在一起，留下純凈輕質(zhì)的石墨烯氣凝膠。
該項(xiàng)目的主要挑戰(zhàn)之一是提出與微立體光刻工藝兼容的石墨烯氣凝膠樹(shù)脂。 Ryan Hensleigh，LLNL的暑期實(shí)習(xí)生，正在攻讀博士學(xué)位。在弗吉尼亞理工大學(xué)的大分子科學(xué)與工程專業(yè)，他表示，在找到合適的組合之前，他在兩年內(nèi)研究了許多化學(xué)混合物。
“與已經(jīng)完成的相比，這是一項(xiàng)重大破，”Hensleigh說(shuō)道。 “我們可以獲得您想要的任何所需結(jié)構(gòu)。”從石墨烯氣凝膠打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)的能力也為許多應(yīng)用打開(kāi)了大門，這些應(yīng)用可以受益于計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，如航空航天，反應(yīng)堆，海水淡化廠和化學(xué)處理。
“我們已經(jīng)能夠證明你可以制作一個(gè)復(fù)雜的3D石墨烯結(jié)構(gòu)，同時(shí)仍保留其內(nèi)在的主要特性，”鄭說(shuō)。 “通常當(dāng)你嘗試3D打印石墨烯或放大尺寸時(shí)，你會(huì)失去其機(jī)械性能。”
科學(xué)家和工程師現(xiàn)在正在尋求增加3D打印部件的表面積，并將進(jìn)一步研究以確定精確的參數(shù)以進(jìn)一步優(yōu)化該技術(shù)。
展開(kāi) 現(xiàn)有的超分辨率工作主要集中在監(jiān)督學(xué)習(xí)上，然而難以收集不同分辨率的相同場(chǎng)景的圖像，因此通常通過(guò)對(duì)HR圖像預(yù)定義退化來(lái)獲得SR數(shù)據(jù)集中的LR圖像。為了防止預(yù)定義退化帶來(lái)的不利影響，無(wú)監(jiān)督的超分辨率成為選擇。在這種情況下，只提供非配對(duì)圖像（HR或LR）用于訓(xùn)練，實(shí)際上得到的模型更可能應(yīng)對(duì)實(shí)際場(chǎng)景中的SR問(wèn)題。
? 零擊（zero shot）超分辨率
單個(gè)圖像內(nèi)部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)足以提供超分辨率所需的信息，所以零擊超分辨率（ZSSR）在測(cè)試時(shí)訓(xùn)練小圖像特定的SR網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)監(jiān)督SR，而不是在大數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練通用模型。具體來(lái)說(shuō)，核估計(jì)方法直接從單個(gè)測(cè)試圖像估計(jì)退化內(nèi)核，并在測(cè)試圖像上執(zhí)行不同尺度因子的退化來(lái)構(gòu)建小數(shù)據(jù)集。然后在該數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練超分辨率的小CNN模型用于最終預(yù)測(cè)。
ZSSR利用圖像內(nèi)部特定信息的跨尺度復(fù)現(xiàn)這一特點(diǎn)，對(duì)非理想條件下（非bi-cubic退化核獲得的圖像，受模糊、噪聲和壓縮畸變等影響）更接近現(xiàn)實(shí)世界場(chǎng)景的圖像，比以前的方法性能提高一大截，同時(shí)在理想條件下（bi-cubic插值構(gòu)建的圖像），和以前方法結(jié)果差不多。盡管這樣，由于需要在測(cè)試期間為每個(gè)圖像訓(xùn)練單個(gè)網(wǎng)絡(luò)，使得其測(cè)試時(shí)間遠(yuǎn)比其他SR模型長(zhǎng)。
? 弱監(jiān)督SR
為了在超分辨率中不引入預(yù)退化，弱監(jiān)督學(xué)習(xí)的SR模型，即使用不成對(duì)的LR-HR圖像，是一種方案。一些方法學(xué)習(xí)HR-LR退化模型并用于構(gòu)建訓(xùn)練SR模型的數(shù)據(jù)集，而另外一些方法設(shè)計(jì)周期循環(huán)（cycle-in-cycle）網(wǎng)絡(luò)同時(shí)學(xué)習(xí)LR-HR和HR-LR映射。
由于預(yù)退化是次優(yōu)的，從未配對(duì)的LR-HR數(shù)據(jù)集中學(xué)習(xí)退化是可行的。
展開(kāi) 
超分辨光刻的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
超分辨光刻的最新內(nèi)容
在工業(yè)應(yīng)用中，光學(xué)3D表面輪廓儀超0.1nm的縱向分辨能力能夠高精度測(cè)量物體的表面形貌，可用于質(zhì)量控制、表面工程和納米制造等領(lǐng)域。
與其它表面形貌測(cè)量方法相比，SuperViewW系列光學(xué)3D表面輪廓儀達(dá)到納米級(jí)別的相移干涉法(PSI)和垂直掃描干涉法(VSI)，具有快速、非接觸的優(yōu)點(diǎn)。它結(jié)合了跨尺度納米直驅(qū)技術(shù)、精密光學(xué)干涉成像技術(shù)、連續(xù)相移掃描技術(shù)三大獨(dú)特技術(shù)，能夠?yàn)V除光源不均勻帶來(lái)的誤差
矢量光束由于其在垂直于光傳播方向的橫截面具有非均一性的偏振分布，在量子存儲(chǔ)、粒子操控、超分辨成像、納米光刻和激光加工等領(lǐng)域具有重要的潛在發(fā)展前景。因此，有必要引入光學(xué)發(fā)展前沿，鼓勵(lì)學(xué)生探索光學(xué)新發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)教研融合。同時(shí)，考慮到知識(shí)的難度，我們需要結(jié)合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)光學(xué)理論和模型進(jìn)行精確仿真和可視化，從而直觀呈現(xiàn)抽象的物理過(guò)程，提高教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效率[2]。
來(lái)源 | 知乎@黃浴
SR取得了顯著進(jìn)步。一般可以將現(xiàn)有的SR技術(shù)研究大致分為三大類：監(jiān)督SR，無(wú)監(jiān)督SR和特定領(lǐng)域SR（人臉）。
先說(shuō)監(jiān)督SR。
如今已經(jīng)有各種深度學(xué)習(xí)的超分辨率模型。這些模型依賴于有監(jiān)督的超分辨率，即用LR圖像和相應(yīng)的基礎(chǔ)事實(shí)（GT）HR圖像訓(xùn)練。雖然這些模型之間的差異非常大，但它們本質(zhì)上是一組組件的組合，
【科研摘要】
高分辨率光學(xué)成像
方面的創(chuàng)新使納米級(jí)生物結(jié)構(gòu)和連接的可視化成為可能。然而，超分辨率熒光技術(shù)，包括面向光學(xué)和基于樣品擴(kuò)展的技術(shù)，在定量和通量方面受到限制，尤其是在組織中熒光團(tuán)的光漂白或淬滅，以及低效率或不均勻的探針傳遞。
最近，
加州理工學(xué)院
魏璐助理教授
團(tuán)隊(duì)
報(bào)告了一種通用的樣本擴(kuò)展振動(dòng)成像策略
近日，南方科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系吳長(zhǎng)鋒教授課題組成功開(kāi)發(fā)了一系列高亮度聚合物點(diǎn)熒光探針，通過(guò)熒光探針功能化和擴(kuò)展成像技術(shù)，在普通熒光顯微鏡上可以觀察到精細(xì)的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，分辨率高達(dá)30 nm。相關(guān)成果發(fā)表在材料領(lǐng)域知名期刊Advanced Materials。
看點(diǎn)：為何近些年來(lái)刻蝕設(shè)備的價(jià)值占比不斷上升？中國(guó)刻蝕設(shè)備發(fā)展如何？
光刻機(jī)、刻蝕機(jī)和薄膜沉積設(shè)備是芯片制造過(guò)程中的三大核心設(shè)備，如果把芯片比作一幅平面雕刻作品，那么光刻機(jī)是打草稿的畫(huà)筆，刻蝕機(jī)是雕刻刀，沉積的薄膜則是構(gòu)成作品的材料。光刻的精度直接決定了元器件刻畫(huà)的尺寸，刻蝕和薄膜沉積的精度則決定了光刻的尺寸能否實(shí)際加工，因此光刻、刻蝕和薄膜沉積設(shè)備是芯片加工過(guò)程中最重要的三類主設(shè)備
氧化鋁作為陶瓷3D打印領(lǐng)域最常用的材料之一，目前已經(jīng)在航空航天、高溫工業(yè)爐、復(fù)合增強(qiáng)、電氣等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。其成型工藝覆蓋激光燒結(jié)、光固化、噴墨成型多種類型，產(chǎn)品的抗彎強(qiáng)度最高可以達(dá)到430Mpa，但仍不及整體式氧化鋁的650 MPa。近日，來(lái)自?shī)W地利萊奧本大學(xué)的研究人員采用多材料光固化3D打印開(kāi)發(fā)的氧化鋁陶瓷，強(qiáng)度突破了1Gpa，這是迄今為止在3D打印的氧化鋁基陶瓷上測(cè)得的最高強(qiáng)度。 3D打印的多
氧化鋁作為陶瓷3D打印領(lǐng)域最常用的材料之一，目前已經(jīng)在航空航天、高溫工業(yè)爐、復(fù)合增強(qiáng)、電氣等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。其成型工藝覆蓋激光燒結(jié)、光固化、噴墨成型多種類型，產(chǎn)品的抗彎強(qiáng)度最高可以達(dá)到430Mpa，但仍不及整體式氧化鋁的650 MPa。近日，來(lái)自?shī)W地利萊奧本大學(xué)的研究人員采用多材料光固化3D打印開(kāi)發(fā)的氧化鋁陶瓷，強(qiáng)度突破了1Gpa，這是迄今為止在3D打印的氧化鋁基陶瓷上測(cè)得的最高強(qiáng)度。 3D打印的多
2018年，中科院研制的“超分辨光刻裝備”通過(guò)驗(yàn)收。光刻分辨力達(dá)到22納米，結(jié)合雙重曝光技術(shù)后，未來(lái)還可用于制造10納米級(jí)別的芯片。據(jù)悉，
2020年6月初，上海微電子宣布將在2021-2022年交付第一臺(tái)28nm工藝的國(guó)產(chǎn)浸入式光刻機(jī)，國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)有望從此前的90nm工藝一舉突破到28nm工藝，但實(shí)際上與世界上最先進(jìn)的ASML公司仍然有20年左右的差距。
