近年来,纳米结构与加工技术展现了良好的应用前景,受到人们广泛关注。本课题提出一种利用棱镜耦合激发SPP实现波导干涉光刻新方法。该技术集中了常规干涉光刻、SPP接触光刻方法的固有优势,克服了普通干涉光刻分辨率难以突破1/4照明波长的局限和SPP接触光刻需加工掩模、不能大面积曝光等缺点。通过SPP波导结构使干涉光刻不仅曝光速度快、分辨率高,且具有无掩模、可大曝光面积、能满足不同线条特征尺寸和周期的加工需求。本课题基于信息光学理论,提出利用近场光学传递函数方法研究SPP激发、传输及干涉成像特性,建立了SPP干涉光刻的理论模型和模拟软件。针对波导中SPP传输衰减,造成干涉图形不均匀问题,优化设计了光子耦合器件的结构,以通过SPP的多次激发改善干涉场分布,该方法已申请专利。特别地,提出一种背向曝光的SPP干涉光刻新技术,利用局域在金属膜和抗蚀剂膜中的电磁模干涉作用实现了超分辨光刻成像,新方法简化了光刻工艺并确保了光刻图形质量,为制作纳米结构的光子器件提供了有效途径。通过实验,获得了特征尺寸从50到120纳米的一系列光刻图形。所取得的成果对SPP波导干涉光刻术及表面等离子光学的发展有重要促进意义。
英文主题词SPP; maskless; interference lithography; waveguide; micro-nanophotonics