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金属表面结构对表面等离子体干涉光刻法分辨率的影响

作　者: 赵鹏
导　师: 张岩
学　校: 首都师范大学
专　业: 光学
关键词: 表面等离子体激元纳米光刻蚀技术时域有限差分方法(FDTD) 金属杜德(Drude)模型
分类号: TN136
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

光刻技术是当前半导体元器件加工业应用最为广泛的一项技术。随着大规模集成电路和微结构光子学元器件的迅速发展，对光刻技术的精度和分辨率要求越来越高，但是由于光学衍射极限的存在，传统光刻技术的分辨率存在无法突破的极限。为了突破这一极限，许多新型的光刻技术涌现出来，例如远紫外激光光刻法、电子束刻蚀法等等。但是这类光刻技术成本过高，无法应用到成规模的工业生产中。表面等离子体激元具有近场局域增强和纳米聚焦的突出特性，这为高分辨率的光刻技术开辟了一条新的途径。基于表面等离子体激元的光刻技术已成为一个热点研究方向。表面等离子体干涉光刻法利用波长436纳米的紫外光已经将光刻的分辨率提高到了50纳米。根据这一光刻技术的原理，在金属光栅的狭缝两侧加入对称分布的沟槽结构，可以进一步提高光刻分辨率。同时，还可通过对沟槽结构几何参数的改变，达到对光刻胶中光场进行精细调节的目的。本文利用时域有限差分方法对沟槽结构光刻法的刻录过程进行了数值模拟，并分析了沟槽结构的几何参数与光刻胶中的电场分布之间的关系。通过调节这些几何参数可以做到对电场分布进行精细调节，这为进一步提高光刻分辨率提供了一条新途径。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-14
  §1.1 表面等离子体概述  8-9
  §1.2 表面等离子体的激发  9-11
  §1.3 表面等离子体的研究热点和应用  11-13
  §1.4 课题意义及论文主要内容  13-14
第二章时域有限差分方法的基本原理  14-31
  §2.1 时域有限差分方法概述  14-16
    §2.1.1 时域有限差分方法的历史回顾  14-15
    §2.1.2 时域有限差分方法的基本点和计算区划分  15-16
    §2.1.3 时域有限差分方法的优点  16
  §2.2 麦克斯韦方程的FDTD形式  16-22
    §2.2.1 三维直角坐标系中的FDTD方程  16-19
    §2.2.2 二维直角坐标系中的FDTD方程  19-22
  §2.3 FDTD中吸收边界条件  22-26
    §2.3.1 单向行波方程  22-24
    §2.3.2 完全匹配层(PML)吸收边界  24-26
  §2.4 FDTD中的激励源技术  26-31
    §2.4.1 FDTD中常用的激励源  27
    §2.4.2 提取时谐场的幅值和相位  27-28
    §2.4.3 总场边界条件  28-31
第三章金属介质的光学参数  31-35
  §3.1 波动方程与光学参数  31-32
  §3.2 金属的复介电常数  32
  §3.3 金属的杜德(Drude)模型  32-33
  §3.4 金属介质的FDTD迭代方程  33-35
第四章金属表面结构对光刻分辨率的影响  35-45
  §4.1 表面等离子体干涉光刻基本方法  35-36
  §4.2 对表面等离子体干涉光刻的FDTD数值模拟  36-45
第五章结论和展望  45-46
参考文献  46-49
攻读硕士学位期间发表的论文  49-50
致谢  50

金属表面结构对表面等离子体干涉光刻法分辨率的影响

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