高曝光深度的表面等离激元光刻直写头设计分析

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高曝光深度的表面等离激元光刻直写头设计分析

孙旭飞, 岳阳, 杜惊雷, 张志友

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孙旭飞, 岳阳, 杜惊雷, 张志友. 高曝光深度的表面等离激元光刻直写头设计分析[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3254-3258.

引用本文:

孙旭飞, 岳阳, 杜惊雷, 张志友. 高曝光深度的表面等离激元光刻直写头设计分析[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3254-3258.

Sun Xufei, Yue Yang, Du Jinglei, Zhang Zhiyou. Design and analysis of surface plasmon lithography direct-writing head for high exposure depth[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(12): 3254-3258.

Citation:

Sun Xufei, Yue Yang, Du Jinglei, Zhang Zhiyou. Design and analysis of surface plasmon lithography direct-writing head for high exposure depth[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(12): 3254-3258.

高曝光深度的表面等离激元光刻直写头设计分析

1.
四川大学物理科学与技术学院,四川成都 610064;
2.
北京大学物理学院,北京 100871

基金项目:

国家自然科学基金（61078047，11305111）

作者简介:
孙旭飞（1990-），男，博士生，主要从事微纳加工技术和微纳光子学方面的研究。Email：sxf19900203@126.com；杜惊雷（1964-），男，教授，博士生导师，博士，主要从事微纳加工技术和微纳光子学方面的研究。Email：Dujl@scu.edu.cn

孙旭飞（1990-），男，博士生，主要从事微纳加工技术和微纳光子学方面的研究。Email：sxf19900203@126.com；杜惊雷（1964-），男，教授，博士生导师，博士，主要从事微纳加工技术和微纳光子学方面的研究。Email：Dujl@scu.edu.cn

中图分类号: O439

Design and analysis of surface plasmon lithography direct-writing head for high exposure depth

1.
School of Physical Science and Technology,Sichuan University,Chengdu 610064,China;
2.
School of Physics,Peking University,Beijing 100871,China

摘要: 设计了一种新的具有高曝光深度的纳米光刻直写头，它由用薄银层制得的V型孔、匹配液和有机固化层组成。V型孔被用来聚焦入射光束于200 nm的光斑中。直写头通过匹配液在光刻胶上移动，而匹配液与石英基底相结合，构成了表面等离激元（SPP）谐振腔，由传播波及反射波形成的驻波的传播深度将达到几百纳米。模拟证明了新的直写头可通过F-P效应及SPP多次激发增强方式实现在光刻胶中深度曝光，当直写头与光刻胶的间距大于90 nm时，不仅可避免光刻胶和直写头的相对磨损，也有助于降低机械移动工艺的要求，因此在纳米掩模板和纳米光子器件的制备上有较高实际应用的可能性。
- SPP直写光刻 /
- 直写头 /
- SPP谐振腔
Abstract: A new direct writing device was designed. It consisted of a V-shaped hole made by Ag, the matching fluid and the organic layer for high exposure depth. 200 nm light spots were obtained by V-shaped hole which focued the incident light beams. Direct-writing head moved onto the photoresist through the matching fluid, and the matching fluid combined with the quartz substrate constructed a surface plasmon polariton(SPP) coupling cavity, which amplified the intensity of the light field in it by SPP effect and resonance. The transmission depth of the standing wave formed by forward and reflected light reached hundreds of nanometers. Simulation results show that using the new direct-write head can achieve deep exposure depth in the resist by F-P effect and SPP effect(multiple excitations). When the distance between the direct-write head and resist is greater than 90 nm, it can not only avoid the relative wear between the direct-write head and resist, but also help reduce the requirement of the mechanical movement process. Therefore it has high application potential in fabrication of nano-mask and nanophotonic structures.
- SPP direct-writing lithography /
- direct-writing head /
- SPP coupling cavity

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高曝光深度的表面等离激元光刻直写头设计分析

1. 四川大学物理科学与技术学院,四川成都 610064;

2. 北京大学物理学院,北京 100871

作者简介:
孙旭飞（1990-），男，博士生，主要从事微纳加工技术和微纳光子学方面的研究。Email：sxf19900203@126.com；杜惊雷（1964-），男，教授，博士生导师，博士，主要从事微纳加工技术和微纳光子学方面的研究。Email：Dujl@scu.edu.cn

孙旭飞（1990-），男，博士生，主要从事微纳加工技术和微纳光子学方面的研究。Email：sxf19900203@126.com；杜惊雷（1964-），男，教授，博士生导师，博士，主要从事微纳加工技术和微纳光子学方面的研究。Email：Dujl@scu.edu.cn

收稿日期: 2013-03-06
修回日期: 2013-04-08
刊出日期: 2013-12-25

基金项目:

国家自然科学基金（61078047，11305111）

中图分类号: O439

关键词:

摘要: 设计了一种新的具有高曝光深度的纳米光刻直写头，它由用薄银层制得的V型孔、匹配液和有机固化层组成。V型孔被用来聚焦入射光束于200 nm的光斑中。直写头通过匹配液在光刻胶上移动，而匹配液与石英基底相结合，构成了表面等离激元（SPP）谐振腔，由传播波及反射波形成的驻波的传播深度将达到几百纳米。模拟证明了新的直写头可通过F-P效应及SPP多次激发增强方式实现在光刻胶中深度曝光，当直写头与光刻胶的间距大于90 nm时，不仅可避免光刻胶和直写头的相对磨损，也有助于降低机械移动工艺的要求，因此在纳米掩模板和纳米光子器件的制备上有较高实际应用的可能性。

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