基于表面等离子体的超分辨干涉光刻原理和方法研究
发布时间：2024-02-21 03:14
微纳结构因其具有新颖的光学特性在纳米光电子领域得到了广泛应用。作为常用的微纳结构加工方法,传统激光干涉光刻技术由于受衍射极限的限制,光刻分辨率无法超越四分之一波长。该问题可通过采用更短波长的光源解决,但昂贵的光源限制了该方法的大规模应用。表面等离子体,作为一种超衍射电磁模式,其传输波长远小于相同光子频率下的真空波长。因而,表面等离子体干涉条纹周期将远小于激光干涉条纹周期,表面等离子体干涉光刻技术的分辨率将减小至百纳米以下量级,甚至达到32nm光刻节点,这将为微纳光电子功能器件制备提供一种较为廉价的加工方案。本论文利用表面等离子体波的超衍射特性,开展了突破衍射极限的超分辨深亚波长干涉光刻原理和实验研究。本论文主要内容可以分为三个部分:采用Al/SiO2多层膜构成的双曲色散材料实现深亚波长BPPs(Bulk plasmon polaritons)干涉光刻;设计了并验证了基于BPPs的周期可调的深亚波长干涉光刻;实现了基于Al-PR-Al结构的SPs(Surface plasmon polaritons)干涉光刻。具体的研究内容如下:1.基于BPPs的固定周期缩小干涉光...
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 光刻技术研究背景
1.2 传统干涉光刻研究
1.2.1 描述光刻质量的基本物理参数
1.2.2 激光干涉光刻技术
1.2.3 泰伯干涉光刻技术
1.3 超分辨光刻研究进展
1.3.1 衍射极限与倏逝波
1.3.2 超分辨光刻技术
1.3.3 表面等离子光刻
1.4 本文主要研究工作及结构
1.5 本文的章节安排
第2章 表面等离子体研究的基本理论
2.1 前言
2.2 表面等离子基本理论
2.2.1 表面等离子体的存在条件
2.2.2 表面等离子的电磁特性
2.2.3 表面等离子的色散特性
2.2.4 表面等离子体的激发方式
2.3 倏逝波调控的电磁计算和分析方法
2.3.1 亚波长结构电磁场矢量计算方法
2.3.2 双曲色散超材料分析方法
2.4 本章小结
第3章 基于BPPs的固定周期缩小干涉光刻
3.1 引言
3.2 基于BPPs的固定周期缩小干涉光刻原理与设计
3.2.1 高频倏逝波带通结构设计
3.2.2 光刻实验结构设计
3.2.3 场增强技术对光刻效果的影响分析
3.2.4 膜层粗糙度对光刻效果的影响分析
3.3 基于BPPs的固定周期缩小干涉光刻实验
3.3.1 样品制备与曝光实验
3.3.2 光刻实验结果分析
3.4 表面等离子体干涉图形样式理论分析
3.5 本章小结
第4章 基于BPPs的周期可调的干涉光刻研究
4.1 前言
4.2 周期可调的BPPs干涉光刻原理与设计
4.2.1 周期可调BPPs干涉光刻结构设计
4.2.2 HMM结构的带通性能分析
4.2.3 衍射级次透过分析
4.2.4 背反射层对干涉图案的影响
4.3 周期可调的BPPs干涉光刻结果分析
4.3.1 一维周期可调的BPPs干涉光刻
4.3.2 二维周期可调的BPPs干涉光刻
4.4 本章小结
第5章 深亚波长SP干涉光刻研究
5.1 前言
5.2 深亚波长SP干涉光刻原理及结构设计
5.2.1 衍射波激发分析
5.2.2 金属-介质-金属共振模式
5.3 深亚波长SP干涉光刻规律分析
5.3.1 光源偏振态对SP干涉光刻的影响
5.3.2 介电常数对SP干涉光刻的影响
5.3.3 空气距对SP干涉光刻影响
5.4 深亚波长SP干涉光刻实验
5.5 本章小结
第6章 总结
6.1 论文的主要创新点
6.2 未来的工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3904952
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 光刻技术研究背景
1.2 传统干涉光刻研究
1.2.1 描述光刻质量的基本物理参数
1.2.2 激光干涉光刻技术
1.2.3 泰伯干涉光刻技术
1.3 超分辨光刻研究进展
1.3.1 衍射极限与倏逝波
1.3.2 超分辨光刻技术
1.3.3 表面等离子光刻
1.4 本文主要研究工作及结构
1.5 本文的章节安排
第2章 表面等离子体研究的基本理论
2.1 前言
2.2 表面等离子基本理论
2.2.1 表面等离子体的存在条件
2.2.2 表面等离子的电磁特性
2.2.3 表面等离子的色散特性
2.2.4 表面等离子体的激发方式
2.3 倏逝波调控的电磁计算和分析方法
2.3.1 亚波长结构电磁场矢量计算方法
2.3.2 双曲色散超材料分析方法
2.4 本章小结
第3章 基于BPPs的固定周期缩小干涉光刻
3.1 引言
3.2 基于BPPs的固定周期缩小干涉光刻原理与设计
3.2.1 高频倏逝波带通结构设计
3.2.2 光刻实验结构设计
3.2.3 场增强技术对光刻效果的影响分析
3.2.4 膜层粗糙度对光刻效果的影响分析
3.3 基于BPPs的固定周期缩小干涉光刻实验
3.3.1 样品制备与曝光实验
3.3.2 光刻实验结果分析
3.4 表面等离子体干涉图形样式理论分析
3.5 本章小结
第4章 基于BPPs的周期可调的干涉光刻研究
4.1 前言
4.2 周期可调的BPPs干涉光刻原理与设计
4.2.1 周期可调BPPs干涉光刻结构设计
4.2.2 HMM结构的带通性能分析
4.2.3 衍射级次透过分析
4.2.4 背反射层对干涉图案的影响
4.3 周期可调的BPPs干涉光刻结果分析
4.3.1 一维周期可调的BPPs干涉光刻
4.3.2 二维周期可调的BPPs干涉光刻
4.4 本章小结
第5章 深亚波长SP干涉光刻研究
5.1 前言
5.2 深亚波长SP干涉光刻原理及结构设计
5.2.1 衍射波激发分析
5.2.2 金属-介质-金属共振模式
5.3 深亚波长SP干涉光刻规律分析
5.3.1 光源偏振态对SP干涉光刻的影响
5.3.2 介电常数对SP干涉光刻的影响
5.3.3 空气距对SP干涉光刻影响
5.4 深亚波长SP干涉光刻实验
5.5 本章小结
第6章 总结
6.1 论文的主要创新点
6.2 未来的工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3904952
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