Nemkonvencionális litográfia plazmonikus nanoszerkezetekkel

A hagyományos optikai litográfia felbontását a megvilágító elektromágneses sugárzás hullámhossza szabja meg. A diffrakciós határ alatti felbontás elérésére, valamint az elektronsugaras litográfiával készült maszk nélküli megmunkálásra számos nemkonvencionális optikai litográfiai technikát megvizsgáltak [1]. Ezek közül az önszerveződő szigetelő gömb rétegen alapuló technikával sikerült néhány száz nanométeres rácsállandójú szerkezeteket kialakítani [2]. Egy adott hullámhosszon a rácstávolság a gömbátmérővel csökken, azonban a hullámhossznál kisebb gömbök esetén a fókuszáló hatás elvész. A fém nanorészecskék plazmonikus rezonanciái a kialakítható mintázat felbontásának további csökkentését teszik lehetővé. A plazmonikus rezonanciák erősen függenek a nanorészecskék méretétől és alakjától, és 100 nm-nél kisebb karakterisztikus méretű ábra kialakítására is alkalmasak [4]. A nanorészecske-szerkezet elektromágneses szimulációja lehetővé teszi a litográfiai elrendezés tervezését a kívánt rácstávolságú mintázathoz.

Az elektromágneses térszámítás fejlődésével számos különböző megoldó vált elérhetővé a Maxwell-egyenletekhez. A fém nanoszerkezetek szimulációja ezzel együtt különös gondosságot igényel. A mikrohullámú tartomány feletti frekvenciákon a fémek optikai tulajdonságainak leírásához diszperzív anyagmodellre van szükség, mely a szabad és a kötött elektronok mozgását egyaránt figyelembe veszi. A fém szerkezetek nagy jósági tényezőjű rezonanciái az időtartománybeli megoldók (pl. FDTD) esetében nagyon hosszú futási időt eredményezhetnek. További kihívást jelent az, hogy a szerkezet igen kis térfogatba képes jelentős elektromágneses energiát koncentrálni, ami a frekvenciatartománybeli megoldóknál (pl. FEM) nagyon finom háló használatát teszi szükségessé.

Ebben a munkában egy újszerű, nemkonvencionális litográfiára alkalmas fém nanoszerkezet elektromágneses tervezését mutatom be. Az elektromágneses térintenzitás fotorezisztbeli eloszlása alapján kioldási modellek segítségével szimuláltam az előhívás után kapott rezisztprofilt, melynek segítségével az előhívás egyes paraméterei meghatározhatók.

Irodalom:

[1] D. L. Schodek, P. Ferreira and M. F. Ashby, Nanomaterials, Nanotechnologies and Design: An Introduction for Engineers and Architects, Butterworth-Heinemann, 2009.

[2] W. Y. Fu and H. W. Choi, “Nanosphere Lithography for Nitride Semiconductors”, in Lithography, Michael Wang, Croatia: Intech, 2010, pp. 615-628.

[3] S. A. Maier, Plasmonics: Fundamentals and Applications, Springer, 2007.

[4] V. M. Murukeshan, K. V. Sreekanth and J. K. Chua, “Metal Particle-Surface System for Plasmonic Lithography”, in Lithography, Michael Wang, Croatia: Intech, 2010, pp. 598-614.

szerző

• 
  Vermes Anna
  villamosmérnöki
  nappali

konzulens

• 
  Dr. Szabó Zsolt
  Docens, Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

helyezés