基于雙Bowtie結(jié)構(gòu)的納米直寫光刻聚焦特性研究.pdf

1、近場(chǎng)直寫納米光刻技術(shù)具有操作系統(tǒng)簡(jiǎn)單，刻寫方式靈活和無(wú)需掩膜的優(yōu)點(diǎn)，而且能夠有效地突破傳統(tǒng)光刻中存在的衍射受限問(wèn)題，從而獲得更高分辨率的光刻圖形。該技術(shù)是基于表面等離激元(SPs)進(jìn)行工作的，SPs是指光子與金屬表面的電子相互作用形成的電磁波，它具有短波長(zhǎng)特性，能夠突破衍射極限。然而，由于SPs只在金屬與介質(zhì)界面?zhèn)鞑?，而在垂直于金屬表面方向上，SPs的強(qiáng)度以呈指數(shù)形式衰減。這一特性導(dǎo)致了工作距控制難的問(wèn)題，也使得獲得的光刻圖形深度淺、邊

2、緣模糊，從而阻礙了光刻技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。針對(duì)這些問(wèn)題，基于單Bowtie(SB)結(jié)構(gòu)的納米光刻器件被提出。在SB結(jié)構(gòu)下聚焦光斑的強(qiáng)度得到了極大的增強(qiáng)，尺寸也得到了較大的壓縮。但是由于SB結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性使獲得的聚焦光斑存在不對(duì)稱的問(wèn)題，不利于近場(chǎng)直寫納米光刻技術(shù)的發(fā)展。
　　1.為了解決光斑不對(duì)稱的問(wèn)題，本論文在單Bowtie(SB)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上提出了雙Bowtie(DB)結(jié)構(gòu)，利用COMSOL仿真模擬對(duì)比了兩種結(jié)構(gòu)的焦斑對(duì)稱特性，計(jì)

3、算結(jié)果表明在SB結(jié)構(gòu)下獲得的焦斑呈橢圓形，而在DB結(jié)構(gòu)下獲得的焦斑呈圓形，因此DB結(jié)構(gòu)的提出有效地解決了焦斑不對(duì)稱問(wèn)題。其次，利用仿真分析研究了DB結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)增強(qiáng)特性，雖然經(jīng)過(guò)DB結(jié)構(gòu)的透射光電場(chǎng)強(qiáng)度得到了局域增強(qiáng)，但僅限制在DB結(jié)構(gòu)的下表面，因此導(dǎo)致了工作距短的問(wèn)題。
　　2.為了達(dá)到延長(zhǎng)工作距的目的，文獻(xiàn)[5，13，58]提出了單Bowtie結(jié)構(gòu)+金屬-介質(zhì)-金屬(SB-MIM)結(jié)構(gòu)，該新型結(jié)構(gòu)有效地解決了工作距短問(wèn)題。因此，

4、為了達(dá)到獲得圓形焦斑和延長(zhǎng)工作距的目的，本論文在SB-MIM結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了雙Bowtie+金屬-介質(zhì)-金屬(DB-MIM)結(jié)構(gòu)，并利用COMSOL仿真軟件分析了極化方式調(diào)控對(duì)獲得焦斑形狀的影響，仿真結(jié)果表明在圓偏振光激勵(lì)下可以獲得圓形光斑。其次，利用軟件模擬在DB-MIM結(jié)構(gòu)下獲得的焦斑尺寸約為45nm×45nm，工作距延長(zhǎng)到50nm。另外，對(duì)影響焦斑質(zhì)量的因素也進(jìn)行了分析討論，影響因素包括:DB結(jié)構(gòu)尺寸、DB-MIM結(jié)構(gòu)的各層厚度