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,對光刻技術(shù)的精度和分辨率要求越來越高,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,例如遠紫外激光光刻法、電子束刻蝕法等等,但是這類光刻技術(shù)成本過高,無法應(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局域增強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。基于表面等離子體激元的光刻技術(shù)已成為一個熱點研究方向。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)表面等離子體的機理,接著,利用時域有限差分方法(FDTD

3、)模擬了光刻過程中電磁場的分布。最后,討論了表面等離子光刻實驗。文章從入射光頻率、光刻膠介電常數(shù)、銀膜厚度、入射光角度四個方面討論了實驗過程中的工藝條件對于表面等離子體增強的透射率的影響。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)的電場場強的分布,周期性光柵模板具有三角形的脊,整個模板覆蓋了一層銀,接著討論了三角形底角角度變化對于透射率和分辨率的影響。當(dāng)角度在57-64度之間變化