金屬表面等離子體增透特性及其光刻研究.pdf

1、光刻技術(shù)是當(dāng)前半導(dǎo)體元器件加工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的一項(xiàng)技術(shù)。隨著大規(guī)模集成電路和微結(jié)構(gòu)光子學(xué)元器件的迅速發(fā)展,對(duì)光刻技術(shù)的精度和分辨率要求越來(lái)越高,但是由于光學(xué)衍射極限的存在,傳統(tǒng)光刻技術(shù)的分辨率存在無(wú)法突破的極限。為了突破這一極限,許多新型的光刻技術(shù)涌現(xiàn)出來(lái),例如遠(yuǎn)紫外激光光刻法、電子束刻蝕法等等,但是這類光刻技術(shù)成本過(guò)高,無(wú)法應(yīng)用到成規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)中。表面等離子體激元具有近場(chǎng)局域增強(qiáng)和納米聚焦的突出特性,這為高分辨率的光刻技術(shù)開辟了一條

2、新的途徑?；诒砻娴入x子體激元的光刻技術(shù)已成為一個(gè)熱點(diǎn)研究方向。本文研究了金屬表面等離子體增透特性,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了光刻技術(shù)研究。首先介紹了表面等離子體發(fā)展的歷史以及其在光刻領(lǐng)域的應(yīng)用,接著詳細(xì)討論了四種模擬復(fù)雜周期性納米金屬結(jié)構(gòu)的數(shù)值算法,為本文隨后的數(shù)值仿真打下了理論基礎(chǔ)。然后,從Kretschmann棱鏡激發(fā)表面等離子體的原理出發(fā),討論了在電介質(zhì)-金屬-電介質(zhì)三層膜結(jié)構(gòu)激發(fā)表面等離子體的機(jī)理,接著,利用時(shí)域有限差分方法(FDTD

3、)模擬了光刻過(guò)程中電磁場(chǎng)的分布。最后,討論了表面等離子光刻實(shí)驗(yàn)。文章從入射光頻率、光刻膠介電常數(shù)、銀膜厚度、入射光角度四個(gè)方面討論了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的工藝條件對(duì)于表面等離子體增強(qiáng)的透射率的影響。數(shù)值模擬結(jié)果顯示這種方法光刻分辨率可以達(dá)到32納米。我們先用FDTD方法模擬了一系列一維周期光柵結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的分布,周期性光柵模板具有三角形的脊,整個(gè)模板覆蓋了一層銀,接著討論了三角形底角角度變化對(duì)于透射率和分辨率的影響。當(dāng)角度在57-64度之間變化