Nanofabrication using transmitted and diffracted light manipulated by gap spacing

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Many researches have been commonly used photolithography in diverse fields to fabricate a fine pattern for transistor, capacitor, or integrated circuit. However, conventional photolithography has a fundamental limit on designing structures less than a diffraction limited size. Recently, novel ideas based on plasmonics have been introduced to overcome the diffraction limits in fabrication. The lithographic method, called plasmonic lithography, is very useful to fabricate structures smaller than diffraction limits without a fundamental deviation from a photolithographic system. The method is using an extraordinary transmission (EOT) beam generated by collective oscillations of electrons at metal and dielectric interface. Thus, the field is uniquely transmitted through hole arrays smaller than the wavelength of incident light.
In this paper, we designed the experiments to observe the differences between conventional photolithography and plasmonic lithography by controlling the gap distance between the mask and the photoresist. Consequently, we demonstrated that the different sized structures were formed with 300 nm and 600 nm sized array masks, and we experimentally confirmed that the difference is formed as the gap distance increases.

국문 초록 (Abstract)

일반적으로 포토 리소그래피는 트랜지스터, 커패시터 또는 집적 회로의 미세 패턴을 제조하기 위해 다양한 분야에서 연구자들에 의해 사용되어왔다. 그러나, 기존의 포토 리소그래피는 회절 한계라는 근본적인 한계가 있어 크기보다 작은 구조를 설계하기 위해 큰 문제를 가지고 있다. 예전부터, 이러한 한계를 극복하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다. 극자외선 리소그래피, 나노 임프린트, 전자빔 리소그래피, 플라즈모닉 리소그래피 등과 같은 많은 다양한 나노구조 제조 방법이 등장 해왔다. 이중에 플라즈모닉 리소그래피라 불리는 나노구조 제조 방법은 기존의 포토 리소그래피 시스템으로부터의 회절 한계보다 작은 구조를 제조하는데 매우 유용하다. 이 방법은 금속 및 유전체 계면에서 전자의 집단 진동에 의해 생성 된 특이 광투과 (EOT) 현상의 빔을 이용한다. 따라서, 입사광의 파장보다 작은 금속 개구 어레이를 통해 고유하게 전달된다.
본 논문에서는 마스크와 포토 레지스트 사이의 갭 거리를 조절함으로써 기존의 포토 리소그래피와 플라즈몬 리소그래피의 차이점을 관찰하기위한 실험을 수행 하였다. 결과적으로 300 nm와 600 nm 사이즈의 금속 어레이 마스크를 사용하여 서로 다른 크기의 구조물이 형성됨을 보여 주었으며 간격 거리가 증가함에 따라 그 차이가 형성됨을 실험적으로 확인했다.

목차 (Table of Contents)

• TABLE OF CONTENTS i
• LIST OF FIGURES ii
• ABSTRACT iv
• Chapter 1. Introduction 1
• Chapter 2. Materials and Methods 5
• 2.1. Simulation 5
• 2.2. Mask fabrication 9
• 2.3. Optical set-up 13
• 2.4. experimental process 15
• 2.5. PMMA thickness measurements 17
• Chapter 3. Results and discussion 19
• Chapter 4. Conclusion 26
• Chapter 5. References 28
• ABSTRACT 31