[发明专利]一种表面等离激元掩模板

说明书

本发明公开了一种表面等离激元掩模板。该表面等离激元掩模板包括透明衬底和设置于透明衬底一侧的金属层；金属层包括至少一个周期结构；周期结构包括至少两个表面等离激元掩模单元；每个表面等离激元掩模单元包括两条形状相同的狭缝，沿垂直于狭缝的延伸方向，同一表面等离激元掩模单元的两条形状相同的狭缝的宽度相同；狭缝在垂直于金属层所在平面的方向上的尺寸与金属层的厚度相同；沿垂直于狭缝的延伸方向，同一表面等离激元掩模单元的两条狭缝的中心之间的距离满足：其中，d_i表示第i个表面等离激元掩模单元中两条狭缝的中心之间的距离；i表示正整数；n表示非负整数。本发明的技术方案，可以实现多种由纳米条带构成的复杂图形。

技术领域

本发明实施例涉及表面等离激元干涉光刻技术，尤其涉及一种表面等离激元掩模板。

背景技术

光刻技术是实现大规模周期微纳结构光电器件制备的关键技术之一。利用透光图形掩模板曝光将版图转移到光刻胶上的光刻技术，已十分普遍被使用，但存在光学衍射极限的制约。

而利用表面等离激元光刻技术能够有效突破光波的衍射极限，将曝光光源转换为波长更短的表面等离子体光波进行曝光，实现低成本、大规模、大面积的微纳米尺度加工制备。其中表面等离激元干涉光刻技术利用掩模板产生等离子波的干涉，将曝光波长减小为入射波长的四分之一，从而使得图形的特征尺寸进一步减小，能够低成本加工出大面积的周期性纳米线条带图形，在实际应用中有巨大潜力。然而，目前表面等离激元干涉光刻技术存在着无法制作复杂多样图形的障碍，限制了其使用范围。因而，发展可产生复杂多样图形的等离子干涉模板具有重要意义。

发明内容

本发明实施例提供一种表面等离激元掩模板，以实现多种由纳米条带构成的复杂图形。

本发明实施例提供了一种表面等离激元掩模板，包括：透明衬底和设置于所述透明衬底一侧的金属层；

所述金属层包括至少一个周期结构；

所述周期结构包括至少两个表面等离激元掩模单元；

每个所述表面等离激元掩模单元包括两条形状相同的狭缝，沿垂直于所述狭缝的延伸方向，同一所述表面等离激元掩模单元的两条形状相同的所述狭缝的宽度相同；

所述狭缝在垂直于所述金属层所在平面的方向上的尺寸与所述金属层的厚度相同；

沿垂直于所述狭缝的延伸方向，同一所述表面等离激元掩模单元的两条所述狭缝的中心之间的距离满足：

其中，d_i表示第i个所述表面等离激元掩模单元中两条所述狭缝的中心之间的距离；i表示正整数；n表示非负整数；k_spp表示表面等离激元在所述金属层的表面传播的波矢，且k₀表示入射光在真空中对应的波矢，λ₀表示入射光在真空中的波长，ε_m表示所述金属层的介电常数，ε_d表示光刻胶的介电常数。

可选的，沿垂直于所述狭缝的延伸方向，所述狭缝的宽度满足：其中，w_i的单位为nm；d_i表示第i个所述表面等离激元掩模单元中两条所述狭缝的中心之间的距离；i表示正整数；m表示非负整数；k_spp表示表面等离激元在所述金属层的表面传播的波矢，且k₀表示入射光在真空中对应的波矢，λ₀表示入射光在真空中的波长，ε_m表示所述金属层的介电常数，ε_d表示光刻胶的介电常数。

可选的，所述狭缝的宽度大于0nm，且小于500nm。

可选的，第i个所述表面等离激元掩模单元与第i+1个所述表面等离激元掩模单元相邻；