基于双Bowtie结构的纳米直写光刻聚焦特性研究

发布时间：2017-08-09 07:44

  本文关键词：基于双Bowtie结构的纳米直写光刻聚焦特性研究

  更多相关文章： 近场直写光刻技术 表面等离基元 超衍射 SB-MIM结构 DB-MIM结构

【摘要】：近场直写纳米光刻技术具有操作系统简单,刻写方式灵活和无需掩膜的优点,而且能够有效地突破传统光刻中存在的衍射受限问题,从而获得更高分辨率的光刻图形。该技术是基于表面等离激元(SPs)进行工作的,SPs是指光子与金属表面的电子相互作用形成的电磁波,它具有短波长特性,能够突破衍射极限。然而,由于SPs只在金属与介质界面传播,而在垂直于金属表面方向上,SPs的强度以呈指数形式衰减。这一特性导致了工作距控制难的问题,也使得获得的光刻图形深度浅、边缘模糊,从而阻碍了光刻技术的进一步发展。针对这些问题,基于单Bowtie(SB)结构的纳米光刻器件被提出。在SB结构下聚焦光斑的强度得到了极大的增强,尺寸也得到了较大的压缩。但是由于SB结构的不对称性使获得的聚焦光斑存在不对称的问题,不利于近场直写纳米光刻技术的发展。1.为了解决光斑不对称的问题,本论文在单Bowtie(SB)结构基础上提出了双Bowtie(DB)结构,利用COMSOL仿真模拟对比了两种结构的焦斑对称特性,计算结果表明在SB结构下获得的焦斑呈椭圆形,而在DB结构下获得的焦斑呈圆形,因此DB结构的提出有效地解决了焦斑不对称问题。其次,利用仿真分析研究了DB结构的电场增强特性,虽然经过DB结构的透射光电场强度得到了局域增强,但仅限制在DB结构的下表面,因此导致了工作距短的问题。2.为了达到延长工作距的目的,文献[5,13,58]提出了单Bowtie结构+金属-介质-金属(SB-MIM)结构,该新型结构有效地解决了工作距短问题。因此,为了达到获得圆形焦斑和延长工作距的目的,本论文在SB-MIM结构的基础上提出了双Bowtie+金属-介质-金属(DB-MIM)结构,并利用COMSOL仿真软件分析了极化方式调控对获得焦斑形状的影响,仿真结果表明在圆偏振光激励下可以获得圆形光斑。其次,利用软件模拟在DB-MIM结构下获得的焦斑尺寸约为45nm×45nm,工作距延长到50nm。另外,对影响焦斑质量的因素也进行了分析讨论,影响因素包括:DB结构尺寸、DB-MIM结构的各层厚度变化以及掩模材料。
【关键词】：近场直写光刻技术 表面等离基元 超衍射 SB-MIM结构 DB-MIM结构
【学位授予单位】：四川师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN305.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 引言9
• 1.2 表面等离子体的历史背景9-10
• 1.3 近场直写纳米光刻研究进展10-12
• 1.3.1 散射探针10-11
• 1.3.2 圆环阵列探针11
• 1.3.3 SB型结构探针11-12
• 1.4 本文的主要内容及安排12-14
• 2 表面等离子体纳米光刻理论基础14-22
• 2.1 表面等离子体（SPs）14-16
• 2.2 激发表面等离子体的方法16-18
• 2.3 局域表面等离激元(LSPs)理论基础18-20
• 2.4 计算方法介绍20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 3 DB纳米光刻结构的聚焦特性22-26
• 3.1 DB纳米光刻结构22-23
• 3.2 DB纳米光刻结构的焦斑对称特性23-24
• 3.3 DB纳米光刻结构的电场增强特性24-25
• 3.4 本章小结25-26
• 4 DB-MIM纳米光刻结构的聚焦特性26-35
• 4.1 DB-MIM纳米光刻结构26-27
• 4.2 DB-MIM纳米光刻结构的极化调控特性27-28
• 4.3 DB-MIM纳米光刻结构的聚焦特性28-30
• 4.3.1 DB-MIM纳米光刻结构对电场增强因子和焦斑尺寸的调控28-30
• 4.3.2 DB-MIM纳米光刻结构对工作距（D）的调控30
• 4.4 DB-MIM纳米光刻结构参数对焦斑质量的影响30-34
• 4.4.1 DB纳米光刻结构对焦斑尺寸的影响30-32
• 4.4.2 DB-MIM纳米光刻结构各层厚度的影响32-33
• 4.4.3 DB-MIM纳米光刻结构掩模材料的影响33-34
• 4.5 本章小结34-35
• 5 结束语35-36
• 5.1 主要工作35
• 5.2 仍存在的问题35-36
• 参考文献36-40
• 附录40-41
• 致谢41-42
• 在校期间科研成果42

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1 郑杰;基于双Bowtie结构的纳米直写光刻聚焦特性研究[D];四川师范大学;2016年

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本文编号：644178