這個例子展示了如何創(chuàng)建表面等離子體共振納米光刻接觸掩模的FDTD模型[1]。在FDTD布局編輯器中顯示了通過石英襯底(藍色)、銀色接觸掩模(灰色)、光刻膠(粉色)和硅晶圓(紅色)的二維截面，以及模擬中使用的源和監(jiān)視器。

步驟一：建立模型

光刻膠選用rectangle structure，幾何參數(shù)如圖一，材料選擇photoresist。

圖一

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石英襯底選用rectangle structure，幾何參數(shù)如圖二，材料選擇quartz substrate。

圖二

硅晶圓選用rectangle structure，幾何參數(shù)如圖三，材料選擇silicon wafer。

圖三

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銀色接觸掩模選用rectangle structure，幾何參數(shù)如圖四，材料選擇silicon wafer。

圖四

步驟二：建立光源

模型建立完畢，接下來設(shè)置光源。

光源選擇平面光，無相位延遲，幾何參數(shù)如圖五所示。

圖五

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步驟三：建立仿真區(qū)域

下一步設(shè)置仿真區(qū)域，幾何參數(shù)如圖六。

圖六

步驟四：創(chuàng)建監(jiān)視器

監(jiān)視器1選用DFT監(jiān)視器，幾何參數(shù)如圖七。

圖七

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監(jiān)視器2選用時間監(jiān)視器，幾何參數(shù)如圖八。

圖八

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監(jiān)視器3選用電影監(jiān)視器，幾何參數(shù)如圖九。

圖九

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監(jiān)視器4選用DFT監(jiān)視器，幾何參數(shù)如圖十。

圖十

步驟五：加載腳本語言

Lumerical腳本語言代碼：

run;
f=getdata('Monitor1','f');
x=getdata('Monitor1','x');
y=getdata('Monitor1','y');
simf=f(1);
E2=getelectric('Monitor1');
#?plot?cross?section?of?nearfield
image(x*1e9,y*1e9,E2,'x?(nm)','y?(nm)','Nearfield?intensity?(logscale)','logplot');
#?plot?y-slice?of?near?field?in?middle?of?photoresist?
yslice=46;
?y(yslice)*1e9;
title='Near?field?intensity?@'+num2str(c/simf*1e9)+'?nm';
plot(x*1e9,pinch(E2,2,yslice),'x?(nm)',title);

步驟六：結(jié)果分析

運行腳本后得到如下結(jié)果。

圖十一

結(jié)果分析：通過銀掩模層(y = 0 ~ 60 nm)和光阻層(y = -50 ~ 0 nm)的橫截面近場強度的圖以對數(shù)刻度表示。在銀掩膜/光刻膠界面上可以清楚地看到表面等離子體模。周期結(jié)構(gòu)允許法向入射光束與反向傳播的表面等離子體波耦合，從而引起光刻膠層內(nèi)部近場強度的亞波長變化[2]。

圖十二

結(jié)果分析：可以看出，在光阻層中間，距離接觸掩模30 nm處的近場光強被繪制成位置的函數(shù)。所示的高對比度允許最小尺寸約80納米的圖案轉(zhuǎn)移到光刻膠上。用表面等離子體實現(xiàn)的亞波長結(jié)果遠遠低于436 nm源的衍射極限，因此適合納米光刻應(yīng)用。

參考文獻：

[1]葛偉豪. 基于表面等離子體共振腔的可調(diào)諧納米光刻技術(shù)研究[D].蘇州大學(xué),2011.

[2]劉洪超. 基于表面等離子體的超分辨干涉光刻原理和方法研究[D].中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所),2018.