这个例子展示了如何创建表面等离子体共振纳米光刻接触掩模的FDTD模型[1]。在FDTD布局编辑器中显示了通过石英衬底(蓝色)、银色接触掩模(灰色)、光刻胶(粉色)和硅晶圆(红色)的二维截面,以及模拟中使用的源和监视器。
步骤一:建立模型
光刻胶选用rectangle structure,几何参数如图一,材料选择photoresist。
图一
石英衬底选用rectangle structure,几何参数如图二,材料选择quartz substrate。
图二
硅晶圆选用rectangle structure,几何参数如图三,材料选择silicon wafer。
图三
银色接触掩模选用rectangle structure,几何参数如图四,材料选择silicon wafer。
图四
步骤二:建立光源
模型建立完毕,接下来设置光源。
光源选择平面光,无相位延迟,几何参数如图五所示。
图五
步骤三:建立仿真区域
下一步设置仿真区域,几何参数如图六。
图六
步骤四:创建监视器
监视器1选用DFT监视器,几何参数如图七。
图七
监视器2选用时间监视器,几何参数如图八。
图八
监视器3选用电影监视器,几何参数如图九。
图九
监视器4选用DFT监视器,几何参数如图十。
图十
步骤五:加载脚本语言
Lumerical脚本语言代码:
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);
步骤六:结果分析
运行脚本后得到如下结果。
图十一
结果分析:通过银掩模层(y = 0 ~ 60 nm)和光阻层(y = -50 ~ 0 nm)的横截面近场强度的图以对数刻度表示。在银掩膜/光刻胶界面上可以清楚地看到表面等离子体模。周期结构允许法向入射光束与反向传播的表面等离子体波耦合,从而引起光刻胶层内部近场强度的亚波长变化[2]。
图十二
结果分析:可以看出,在光阻层中间,距离接触掩模30 nm处的近场光强被绘制成位置的函数。所示的高对比度允许最小尺寸约80纳米的图案转移到光刻胶上。用表面等离子体实现的亚波长结果远远低于436 nm源的衍射极限,因此适合纳米光刻应用。
参考文献:
[1]葛伟豪. 基于表面等离子体共振腔的可调谐纳米光刻技术研究[D].苏州大学,2011.
[2]刘洪超. 基于表面等离子体的超分辨干涉光刻原理和方法研究[D].中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所),2018.