Document 794122

Ю.В. РЫЖИКОВА, С.Б. РЫЖИКОВ
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
ФОРМИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ НАНОСТРУКТУР
В ОПТИЧЕСКОЙ ЛИТОГРАФИИ
Проведено численное моделирование формирования фотолитографического изображения субмикронных
структур, составленных из металлических расщепленных колец и П-образных элементов. Приводятся
оценки минимальных размеров изображения зазоров между элементами при изменении параметров
оптической системы с учетом частичной когерентности источника освещения. Проводится анализ
устойчивости полученных геометрических характеристик на этапе экспонирования.
При создании перспективных метаматериалов, искусственных композитных структур из субволновых
частиц для диапазонов от СВЧ до субмиллиметрового, широко используются структуры, составленные из
металлических расщепленных колец (SRR-резонаторы) [1]. При переходе к оптическим частотам обычно
происходит замена элементов в виде круглых колец с зазором на П-образные элементы (П-образные
резонаторы), широко использующиеся для формирования метапленок.
В настоящей работе проводится исследование формирования оптического изображения субмикронных
структур, составленных из металлических расщепленных колец (ширина 200 нм и радиусом 600 нм) и Побразных элементов (толщина ножек 200 нм, высота фигуры 600 нм) с учетом частичной когерентности
источника освещения спектральным методом фотолитографии [2, 3]. Величины зазоров между элементами и
в самих элементах варьировались в широких пределах. Проводимые исследования производились на длинах
волн источника света  =248, 193 нм при оптимальных параметрах оптической системы: параметра
когерентности  = 0,55 и числовой апертуры проекционного объектива NA = 0,6, подобранных с учетом
применимости скалярного приближения теории дифракции и минимизации искажений, вносимых в
изображение на этапе экспонирования.
Нами были изучены как бинарные, так и фазовые конфигурации резонансных элементов при сдвиге фаз
между соседними элементами на (. Для примера приведем график зависимости расстояний между
соседними изображениями SRR-микрорезонаторов – d от размеров зазора между ними в предметной
области (маски) – r, как в бинарном (кривые 1 и 4), так и фазовом случае (кривые 2 и 3) при ( = 248 нм.
Рис. 1. Кривые соответствия расстояний между SRR-микрорезонаторами
в области изображения d и маски r: 1, 2 в среднем сечении y = 2 мкм;
3, 4 в сечении вблизи зазора при y = 2,4 мкм
На рис. 1 отмечены минимальные размеры, как в области изображения, так и на маске, начиная с
которых изображение удовлетворяет критерию устойчивости [3]. Как видно из приведенного графика в
среднем сечении наименьший размер изображения можно получить при помощи бинарной конфигурации,
размещая микрорезонаторы на расстоянии r = 156 нм друг от друга. Однако в сечениях вблизи краев
резонаторов ситуация меняется, и уже с помощью фазовой конфигурации можно достичь меньших
размеров.
Для П-резонаторов удалось получить размеры зазоров между их изображениями существенно меньше 
(~ 90 нм при  = 193 нм (бинарная конфигурация)). Полученные геометрические характеристики
изображений позволяют оценить плотность элементов на метапленке.
Список литературы
1. Hesmer F., Tatartschuk E., et al. Phys Stat Sol B. 2007. V.244. P.1170-1174.
2. Белокопытов Г.В., Рыжикова Ю.В. Вестник Моск. Ун-та. Серия 3. Физика, астрон., 2009. №2. С.41-43.
3. Белокопытов Г.В., Рыжикова Ю.В. Известия РАН. Серия физическая, 2008. Т.72. №1. С.88-91.