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，幾何參數如圖一，材料選擇photoresist。

圖一

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

圖二

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

圖三

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

圖四

步驟二：建立光源

模型建立完畢，接下來設置光源。

光源選擇平面光，無相位延遲，幾何參數如圖五所示。

圖五

步驟三：建立仿真區(qū)域

下一步設置仿真區(qū)域，幾何參數如圖六。

圖六

步驟四：創(chuàng)建監(jiān)視器

監(jiān)視器1選用DFT監(jiān)視器，幾何參數如圖七。

圖七

監(jiān)視器2選用時間監(jiān)視器，幾何參數如圖八。

圖八

監(jiān)視器3選用電影監(jiān)視器，幾何參數如圖九。

圖九

監(jiān)視器4選用DFT監(jiān)視器，幾何參數如圖十。

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?nearfieldimage(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：結果分析

運行腳本后得到如下結果。

圖十一

結果分析：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。周期結構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部近場強度的亞波長變化[2]。

圖十二

結果分析：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。所示的高對比度允許極小尺寸約80納米的圖案轉移到光刻膠上。用表面等離子體實現的亞波長結果遠遠低于436 nm源的衍射極限，因此適合納米光刻應用。

參考文獻：

[1]葛偉豪. 基于表面等離子體共振腔的可調諧納米光刻技術研究[D].蘇州大學,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].中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所),2018.