王耀辉，何家玉，王长涛，姚　纳，罗先刚

( 中国科学院光电技术研究所 微细加工光学技术国家重点实验室，成都 610209 )



增强型局域表面等离子体共振纳米直写光刻

王耀辉，何家玉，王长涛，姚纳，罗先刚

( 中国科学院光电技术研究所 微细加工光学技术国家重点实验室，成都 610209 )

摘要：本文将Bowtie孔径结构与金属-介质-金属结构相结合，提出了一种新的局域表面等离子体共振纳米直写光刻结构，得益于金属-介质-金属结构中顶层透射Ag对透射光的放大增强以及底层反射Ag对透射光的反射补偿作用，聚焦光斑的尺寸得到压缩的同时深度得到了显著提高，理论仿真中当焦斑的FWHM为28 nm时，焦斑深度可以达到20 nm以上，这相对于传统纳米直写光刻结构，将焦斑的深度提升了4倍。随后，通过相关验证实验在光刻胶中获得了FWHM为47 nm，曝光深度为25 nm的焦斑图形，进一步证实了该结构在压缩焦斑尺寸以及提升焦斑深度上的显著优势。

关键词：局域表面等离子体共振；纳米直写光刻；Bowtie孔径结构；金属-介质-金属结构

0　引言

近年来，一系列光学奇异现象的研究证实，表面等离子体(Surface Plasmon，SP)本身具备了短波长传输以及倏逝波耦合放大等独特的光学特性[1]。通过电磁波耦合表面等离子体集群振荡，使倏逝波的位相、振幅和传输行为操控成为了可能，为超衍射光学成像、光刻和传输的研究发展带来了新机遇[2]。在表面等离子体研究热潮中，基于局域表面等离子体共振的纳米直写光刻技术受到了广泛关注，其以超越衍射极限的高分辨率以及简单的系统结构满足了人们对新一代光刻技术的要求，有望成为一种新的高效、低成本、高分辨力的微细加工手段。……