WO2011155683A1 - Method for active phase correction using negative index metamaterials, exposure imaging device and system using same, and method for improving the resolution of the exposure imaging device using the negative index metamaterials - Google Patents
Method for active phase correction using negative index metamaterials, exposure imaging device and system using same, and method for improving the resolution of the exposure imaging device using the negative index metamaterials Download PDFInfo
- Publication number
- WO2011155683A1 WO2011155683A1 PCT/KR2011/000477 KR2011000477W WO2011155683A1 WO 2011155683 A1 WO2011155683 A1 WO 2011155683A1 KR 2011000477 W KR2011000477 W KR 2011000477W WO 2011155683 A1 WO2011155683 A1 WO 2011155683A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- refractive index
- negative refractive
- layer
- dielectric
- exposure imaging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/7035—Proximity or contact printers
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70283—Mask effects on the imaging process
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/7095—Materials, e.g. materials for housing, stage or other support having particular properties, e.g. weight, strength, conductivity, thermal expansion coefficient
- G03F7/70958—Optical materials or coatings, e.g. with particular transmittance, reflectance or anti-reflection properties
Definitions
- the present invention relates to an active phase correction method using a negative refractive index metamaterial, an exposure imaging apparatus and system using the same, and a method of improving the resolution of an exposure imaging apparatus using a negative refractive index metamaterial. More specifically, the present invention provides a light refractive index metamaterial layer having a negative refractive index of a light source unit, a light source control unit for adjusting the wavelength of electromagnetic waves irradiated from the light source unit, a pattern unit containing information of an object to be exposed or a circuit arrangement; An exposure imaging system including a lens unit disposed on both sides of the negative refractive index meta-material layer and having a positive refractive index material layer, and a recording unit for recording electromagnetic wave information passing through the lens unit; An active phase correction method comprising the step of adjusting the wavelength range of the negative refractive index metamaterial and the absolute real part of the positive refractive index material to be inconsistent; and the negative refractive index metamaterial is composed of a metal-dielectric composite material.
- Optical imaging technology which is attracting attention as the next generation technology, has been an obstacle to the development of high resolution imaging technology because its accuracy, processing precision and productivity are superior to any other methods, but the resolution cannot be shorter than the wavelength due to diffraction limits.
- high resolution above the diffraction limit can be obtained by introducing into a near-field optical imaging system (N. Fang et al., Science 308, 534-537 (2005)).
- the difference in the refractive index metamaterial from other techniques that overcome the diffraction limit is that surface plasmon resonance or phonon resonance is generated in the electromagnetic wave band of a specific wavelength, which is exponent depending on the traveling distance of the electromagnetic wave.
- surface plasmon resonance or phonon resonance is generated in the electromagnetic wave band of a specific wavelength, which is exponent depending on the traveling distance of the electromagnetic wave.
- the index matching method (a method of matching the refractive index or the real part size of the dielectric constant of the refractive index meta-materials and the surroundings of the refractive index meta-materials used in the past)
- image blurring due to the absorption of electromagnetic waves of a medium inevitably occurs, which causes a decrease in the transmittance of electromagnetic waves and a phase change of spatial frequency components, thereby significantly reducing imaging resolution and resolution.
- the optical transfer function 0TF is used to measure the image quality of an optical system.
- the optical transfer function 0TF is expressed as MTF (k x ) exp [-iPTF (k x )].
- MTF modulation transfer function
- phase transfer function (PTF) is a value indicating the magnitude of lOTFl, and a phase transfer function (PTF) represents a phase of 0TF.
- the Near Field Super Lens displays the information of the object plane. It is a perfect lens that perfectly restores the image plane and has a resolution of about l / (Ak x ). Therefore, the research trends up to now have been made to improve the modulation transfer function (MTF) to obtain the perfect lens condition in the index match situation.
- MTF modulation transfer function
- electromagnetic wave absorption of materials inevitably occurs in constructing an image system using a negative refractive index metamaterial, which causes an image spreading phenomenon, which makes it impossible to completely restore the phase information of the object plane to the image plane.
- the phase control of the function is also a significant factor in the image quality.
- the optical system In order to prevent such degradation, the optical system generally uses a phase retrieval method (adaptive optics), but it includes a measurement unit for collecting the distorted wavefront information of the image and the distorted information.
- the need for a feedback device to restore and deliver to the adaptive optics device has been necessary to avoid the complexity of the optical system configuration and increased system size. Especially in near field imaging systems, it is very difficult to obtain wavefront information of distorted images. The restore method could not be used.
- the inventors can recover near-diffraction limits by restoring near-fields, as well as the refractive index metamaterial imaging field, which is easy to implant technology into existing semiconductor processes and equipment without complex molding openings and periodic structures.
- An object of the present invention is to provide a high resolution exposure imaging apparatus and system that is capable of nano resolution by restoring a near field and transferring spatial information beyond the diffraction limit to the object plane to the image plane and ultimately suitable for nano and bio imaging. It is.
- an object of the present invention is to use a planar metal or dielectric thin film without complex molding openings and periodic structures to facilitate the implantation of technology into existing semiconductor processes and equipment, and the optical imaging device and system having excellent scalability to integration and large area imaging. To provide.
- an object of the present invention is to apply the index mismatched refractive index metamaterial to the micro-optical system, which is difficult to measure the wavefront information and can not install a separate feedback device, so that by the number of electromagnetic hops without manual correction device It provides an active phase correction method to compensate for the spreading phenomenon and to actively correct the distorted image.
- the present invention provides electrons in the incident wavelength band
- Light-transparent material layer that does not absorb waves:
- a photomask layer composed of a light-opaque material that does not transmit incident light having a constant wavelength, and has a patterned photomask layer containing information of an object or circuit arrangement to be exposed: having a positive refractive index A first refractive index material layer spaced apart from the photomask layer and the negative refractive index metamaterial layer;
- a lens layer having a negative refractive index and a negative refractive index in which an absolute value of the dielectric constant real part of the first positive refractive index material layer does not match;
- a lens stack layer having a positive refractive index and comprising a second birefringent material layer spaced apart from the negative refractive index metamaterial layer and the recording layer; and a photosensitivity for recording electromagnetic wave information transmitted through the material layers
- An exposure imaging apparatus comprising a recording layer made of a material is provided.
- the present invention is a light source unit for irradiating electromagnetic waves having a certain wavelength;
- the light source control unit for adjusting the absolute value of the real part of the dielectric constant portion of the birefringent material layer and the negative refractive index meta-material layer constituting the lens unit;
- the negative refractive index is composed of a negative refractive index metamaterial layer and a positive refractive index material layer ⁇ having positive refractions located on both sides of the negative refractive index metamaterial layer, and the positive refractive index material layer and the negative refractive index of the metamaterial layer
- a recording unit made of a photosensitive material for recording electromagnetic wave information transmitted through the super lens unit.
- the present invention has a light source unit, a light source control unit for adjusting the wavelength of the electromagnetic wave irradiated from the light source unit, a pattern unit containing the information of the object or circuit array to be exposed, having a negative refractive index
- An exposure imaging system including a lens unit including negative refractive indices on both sides of the metamaterial layer and the negative refractive index metamaterial layer and having a positive refractive index material layer, and a recording unit for recording electromagnetic wave information passing through the lens unit.
- the lens stack layer or the lens unit may be formed in plural at regular intervals, and the birefringence material layer may be made of a dielectric substance.
- the negative refractive index meta-material layer is negative refractive index, such as silver (Ag) or gold (Au) thin film It may be formed of any metal thin film having the birefringence material layer may be a free space made of air (free space), PMMA (PolyMethyl Meth Acrylate) or SiC.
- the intrinsic loss of electromagnetic waves caused by the medium ⁇ ' ⁇ value is the dielectric imaginary part of the birefringent material (ie ⁇ !
- the negative refractive index metamaterial layer is a SiC dielectric, Ti0 2 dielectric or carbon Carbon nano tube (CNT) thin film may be made of any dielectric thin film having a negative refractive index, the positive refractive index material layer may be a free space (Si0 2 ) or made of air.
- the real dielectric constant portion ( ⁇ ') of the negative refractive index ' meta material layer is in the range of + ⁇
- the present invention also provides the negative refractive index metamaterial layer of the exposure imaging apparatus having the above-described configuration. It consists of a metal-dielectric composite material, not a metal or dielectric pure material, and adopts a metal-dielectric composite material having a relatively low degree of image blurring on a light source having a constant wavelength. Another technical subject is a method for improving the resolution of an exposure imaging apparatus using a negative refractive index metamaterial.
- the present invention in manufacturing the negative refractive index meta-material layer of the exposure imaging system having the above configuration, consisting of a metal-dielectric composite material, not a metal or dielectric pure material, a fixed wavelength without replacing the light source
- Another technical gist of the present invention is to improve the resolution of an exposure imaging apparatus using a negative refractive index metamaterial, which employs a metal-dielectric composite material having a relatively low degree of image blurring.
- the present invention corresponds to the phase of a phase transfer function (optical transfer function) by giving an index mismatching condition to the negative refractive index metamaterial and the surrounding refractive index material with variable incident wavelengths.
- phase transfer function optical transfer function
- optical imaging devices and systems that can be easily implanted into existing semiconductor processes and equipment and that are highly scalable to integration and large area imaging can be implemented using only planar metal or dielectric thin films without complicated molding openings and periodic structures.
- the index mismatch with the positive refractive index material without changing the incident wavelength By controlling the phase transfer function by applying a condition, it is possible to reliably correct the image spreading phenomenon caused by the absorption of electromagnetic waves.
- FIG. 1 is a conceptual diagram briefly showing the principle of a phase correction technique using a negative refractive index metamaterial and the structure of an imaging system.
- FIG. 2 is a conceptual diagram briefly illustrating an imaging principle using a negative refractive index metamaterial.
- 3 is a cross-sectional view illustrating a principle of operation of a near field super lens using a silver thin film, which is a negative refractive index metamaterial.
- 4 and 5 are cross-sectional views of a conventional lithographic apparatus and a cross-sectional view of a device in which a silver thin film as a layer of negative refractive index metamaterial is added to the conventional lithographic apparatus.
- 6 and 7 are graphs showing the object and image energy intensities of the silver thin film near field lens.
- FIG. 14 is a graph showing the correlation between ⁇ "and ⁇ 'and the relationship between ⁇ ' and an incident wavelength according to each k x / ko range.
- 22-25 are a) a graph showing the dielectric constant dispersion of SiC, a dielectric having a negative dielectric constant, and Si0 2 , a positive refractive index material surrounding it, and b) an index into the SiC superlens imaging system for various pp spacings and slit widths.
- This graph shows the image clarity when the matching method is given, c) the image clarity indicated by optimizing the index mismatch condition, and the incident wavelength ⁇ value satisfying the image clarity indicated by optimizing the index mismatch condition.
- Figures 26 to 30 show a) the image clarity at a fixed incident wavelength of 10./m in a SiC superlens imaging system and b) the MTF of the SiC superlens imaging system for k x / k o and incident wavelength. c) MTF for k x / ko in the index matching condition (incident wavelength: ll / mi) and the index mismatch condition (incident wavelength: l (). m), d) sharpness according to the pp spacing when the slit width is 360 nm.
- 31 and 32 show an index matching condition (incidence wavelength: lljMn) and an index mismatch condition (input).
- Four wavelengths: 10. ffli) is a graph showing the pp spacing (minimum decomposition interval) and peak intensity of electromagnetic waves according to the obtained clarity when the slit width is 360 nm.
- 33 is a graph illustrating the change in permittivity of the composite material according to the mixing ratio of the metal-dielectric composite material.
- the exposure imaging apparatus comprises a light-transparent material layer that does not absorb electromagnetic waves in an incident wavelength band: composed of a light-opaque material that does not transmit incident light having a constant wavelength, and contains information of an object or circuit arrangement to be exposed.
- a photomask layer having a pattern comprising: a first positive refractive index material layer having a positive refractive index and spaced apart from the photomask layer and the negative refractive index meta material layer; A negative refractive index lens layer having a negative refractive index and inconsistent absolute values of the first real refractive index material layer and the dielectric constant part; A lens stack layer having a positive refractive index, the second refractive index material layer separating the negative refractive index metamaterial layer and the recording layer; and a photosensitive material for recording electromagnetic wave information transmitted through the material layers
- the recording layer which consists of: All is included.
- the exposure imaging system includes a light source unit for irradiating electromagnetic waves having a predetermined wavelength; By controlling the wavelength of the electromagnetic wave irradiated from the light source unit, the light source control unit for controlling the absolute value of the dielectric constant real part of the positive refractive index material layer and the negative refractive index meta-material worm constituting the lens unit;
- the method of correcting a phase of the exposure imaging system using the exposure imaging apparatus may include adjusting a wavelength band irradiated from the light source unit such that the absolute value of the dielectric constant part of the negative refractive index metamaterial and the positive refractive index material does not match. Contains do.
- the negative refractive index metamaterial (FIGS. 1 and 2) inserted into the exposure imaging apparatus is a material having a negative dielectric constant or negative permeability, and has been in the spotlight as an alternative for overcoming the resolution limitation due to the diffraction limit. That is, by introducing the negative refractive index metamaterial into the optical imaging system using the near field (Fig. 3), the surface refractive plasmon resonance or the phonon resonance in the electromagnetic wave band of the specific wavelength By reconstructing the evanescent wave that exponentially disappears according to the traveling distance of the electromagnetic wave, high resolution above the diffraction limit can be obtained.
- the negative refractive index metamaterial is a flat slab structure capable of large-area imaging and does not require geometric deformation or processing, and is easily applied to conventional optical lithography and optical imaging techniques as shown in FIGS. 4 and 5. It is possible.
- the negative refractive index metamaterial has the above-mentioned resolution improving effect
- image blurring occurs due to the absorption of electromagnetic waves of the medium, which is the electromagnetic wave.
- the transmittance decreases and the phase change of the spatial frequency components causes the imaging resolution to be significantly reduced.
- the optical system generally uses a phase retrieval method (adaptive optics), but it includes a measurement unit that collects distorted wavefront information of the image and distorted information.
- a feedback unit to recover and deliver it to adaptive optics devices inevitably increased the complexity of the system configuration and increased system size.
- the conventional optical system using the negative refractive index metamaterial has an index matching method, i.e., the refractive index of the negative refractive index metamaterial and the surroundings of the positive refractive index material that surrounds or match the absolute value of the real part of the dielectric constant It was common to use the method, but through this the image spread by electromagnetic wave absorption There was a problem in overcoming blurring.
- the imaging apparatus of the present invention imparts index mismatching conditions to the material of the refractive index metamaterial and the surroundings of the surroundings, thereby providing a phase transfer function (phase transfer function) phase.
- phase transfer function phase transfer function
- the lens stack layer or the lens unit including the negative refractive index metamaterial given the index mismatch condition may be applied as a single layer or formed as a multi-layer at regular intervals as necessary. Can be.
- the negative refractive index metamaterial layer may be any material having a negative dielectric constant or negative permeability, preferably, a negative film such as silver (Ag) or gold (Au) thin film in the UV incident wavelength range Any metal thin film with refractive index, SiC dielectric, Ti0 2 dielectric or carbon nanotubes (CNT, Carbon Nano) in the mid-IR incident wavelength region
- Any dielectric thin film having a negative refractive index such as a thin film can be used.
- the birefringent material layer may be any commercially available dielectric material, and free space made of air in the case of using a negative refractive index meta-material for a metal thin film such as silver (Ag) or gold (Au) thin film (free space), PMMA (PolyMethyl MethAcrylate) or SiC can be used as a birefringent material, and a negative refractive index metamaterial such as SiC dielectric, Ti0 2 dielectric or carbon nanotube (CNT) thin film In this case, it can be used as a free space made of air or a bilayer refractive index material such as Si0 2 .
- the dielectric constant part ( ⁇ ' ⁇ ) of the negative refractive index metamaterial layer is induced through a series of processes described below to prevent image spreading and degradation of image performance due to electromagnetic wave absorption.
- OTFfe MTF (3 ⁇ 4) exp [-PTF (3 ⁇ 4)]
- OTF Optical Transfer Function
- r M and r M2 can be expressed as follows.
- r ul is represented as follows.
- the impedance matching condition is extended to the index mismatch condition, that is, the phase correction condition, when the intrinsic number of hops of the negative refractive index metamaterial and the positive refractive index material is present ('f > 0 ).
- the phase correction condition zero PTF
- the impedance matching condition may be expressed as the following equation when expressed by the equation for the real part ( ⁇ ' ⁇ ) of the refractive index metamaterial dielectric constant.
- phase transfer function (optical transfer function) by mismatching the dielectric constant part of the birefringent material Corresponds to the phase of the function)) to prevent the spread of the image due to the absorption of electromagnetic waves.
- the index mismatch condition of the above equation improves the resolution and clarity of the image in the thin film superlens imaging system operating in the UV incident wavelength region and in the SiC dielectric thin film superlens imaging system operating in the mid-IR region. You can check it.
- FIG. 14 is a graph showing the correlation between ⁇ 'and ⁇ ' and the relationship between ⁇ 'and the incident wavelength for each k x / ko range, where the dashed line is 6 ⁇ k x / ko ⁇ 8 and the dotted line is 12 Correlation at ⁇ k x / ko ⁇ 13, with solid line at k x / ko ⁇ ⁇ , which satisfies the zero PTF condition at high spatial frequencies as above.
- the epsilon 'adjustment of the silver thin film superfield superlens for mismatching an index can be realized by adjusting the wavelength of incident light, as represented by the dashed-dashed line in FIG.
- the wavelength of incident light as represented by the dashed-dashed line in FIG.
- Figure 14 can be implemented as a light source that can be adjusted from 330nm to 341rai using a UV lamp as a spectrometer.
- E iffi g (x) The field distribution in the image plane E iffi g (x) is obtained by an inverse Fourier transform of E obj (k x ) as in the following equation.
- Figures 15 and 16 show the image clarity when the index matching condition is applied to the silver thin film super lens imaging system for various pp spacings (see FIG. 1) and slit width. Sharpness graph. In this case, it can be seen that the sharpness of FIG. 16 is significantly improved than the sharpness of FIG. 15. In particular, it can be seen that the image sharpness can be excellently obtained even when the ⁇ — ⁇ interval and the slit width become smaller.
- FIG. 17 and 18 are graphs showing image clarity and ⁇ ′ values of silver thin films corresponding to index mismatch conditions optimized for various ⁇ - ⁇ intervals and slit widths.
- FIG. 22 is a graph illustrating dielectric constant dispersion of SiC, which is a dielectric having a negative dielectric constant, and Si0 2 , a positive refractive index material surrounding the dielectric constant, wherein SiO 2 is a positive refractive index material of a silver thin film superlens imaging system; It can be seen that the material has an electromagnetic wave absorptance ( ⁇ ' ⁇ ⁇ 0) other than "0".
- the SiC dielectric thin film superlens imaging system also used Equation 8 to calculate the lateral transmission intensity distr ibut ion and its clarity (V, Visibility) passing through the double slit listed in the X axis.
- FIG. 24 and 10D are graphs showing image clarity and incident wavelength lambda values corresponding to index mismatch conditions optimized for p-p intervals and slit widths.
- the incident wavelength corresponding to FIG. 25 is exposed to the SiC dielectric thin film imaging system, a sharply improved image clarity can be obtained as shown in FIG. 24, and a high sharpness can be achieved even at a very small pp spacing and slit width region compared to the incident wavelength. Do.
- FIG. 26 is a technical difficulty for implementing wavelength tunability in an imaging system.
- it is a graph showing image sharpness when the incident wavelength is fixed at 10.5 // m
- FIG. 27 is a graph showing the MTF of the SiC superlens imaging system for k x / k o and the incident wavelength.
- the incident wavelength is near 10.5 m, not only the phase correction effect of 0TF but also MTF for k x / k. .
- 31 and 32 show the pp spacing (minimum resolution interval) according to the clarity obtained when the slit width is 360 nm under the index matching condition (incident wavelength: 11) and the index mismatch condition (incident wavelength: 10.5 / an). These are graphs showing peak intensities.
- a wavelength variable C0 2 laser or an FTIR microscope may be used as a light source.
- the present invention controls the phase transfer function by adjusting the incident wavelength to give an index mismatching condition to the meta-material and the bi-refractive index material surrounding the surroundings, thereby controlling the phase transfer function, thereby absorbing electromagnetic waves.
- the negative refractive index metamaterial layer is formed of a pure metal or dielectric material such as silver (Ag) or gold (Au) thin film. In this case, there is a hassle that needs to replace the light source of the existing exposure imaging apparatus for the implementation, and may cause a decrease in compatibility with the existing exposure equipment.
- the dielectric constant of the pure material is different from that of the pure material even at a constant wavelength by adjusting the composite ratio of two pure materials having different dielectric constant values. It is possible to implement a phase correction technique of an exposure imaging apparatus by imparting a dielectric constant of.
- the method for improving the resolution of an exposure imaging apparatus according to the present invention is based on the effective medium theory, and the intrinsic dielectric constant (hereinafter, negative dielectric constant value) of a pure substance at a fixed wavelength through regular arrangement and irregular mixing of heterogeneous pure substances. Pure matter is the active medium And the technique of designing the dispersion properties of composites with values different from the refractive index.
- the composite material includes the regular and irregular mixing and arrangement of heterogeneous pure materials such as metals, dielectrics, and semiconductors, and the regular and irregularities of two or more materials whose optical properties have changed through artificial treatment of pure materials. It refers to an active medium produced by mixing and arranging.
- Active media include negative refractive index metamaterials as well as natural materials with negative real-field permittivity values that can cause surface plasmon resonance (SPR) and phonon resonance phenomena.
- Materials include even natural or artificially designed metamaterials with negative permittivity or negative permeability in the electromagnetic wave band at a particular wavelength.
- Effective medium theory covers the UV, Optical, IR, THz, and Microwave domains. In all electromagnetic fields, it is used to determine the regular or irregular arrangement and mixing of materials with different properties, such as metals, dielectrics, and semiconductors. By means of the analysis method for a composite material having a dielectric constant and refractive index different from that of the pure material.
- the phase correction technique by changing the wavelength of the exposure equipment light source is to change the dielectric constant by using the dispersion property inherent to the lens layer according to the wavelength, whereas the metal-dielectric composite material method based on the effective medium theory, By adjusting the dielectric constant of the lens layer based on the metal-dielectric composite material without changing the wavelength within the dielectric constant range of various pure materials mixed in a light source having a constant wavelength, it is possible to implement an exposure imaging apparatus using a phase correction technology.
- the dielectric constant at a fixed wavelength is artificially designed and controlled by replacing the negative refractive index composed of the pure material with the metal-dielectric composite material.
- the negative refractive index is artificially designed and controlled by controlling the dielectric constant of the metamaterial, thereby indexing the birefringent material without changing the incident wavelength.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
【명세서】 【Specification】
【발명의 명칭】 [Name of invention]
음굴절률 메타물질을 이용한 능동형 위상 보정 방법, 이를 이용한 노광 이미 징 장치와 시스템 및 음굴절률 메타물질을 이용하는 노광 이미징 장치의 분해능 개 선방법 Active Phase Correction Method Using Negative Refractive Index Metamaterials, Exposure Imaging Apparatus and System Using the Same
【기술분야】 Technical Field
본 발명은 음굴절률 메타물질을 이용한 능동형 위상 보정 방법, 이를 이용한 노광 이미징 장치와 시스템 및 음굴절를 메타물질을 이용하는 노광 이미징 장치의 분해능 개선방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 광원부, 상기— 광원 부에서 조사되는 전자기파의 파장을 조절하는 광원 제어부, 노광 대상 물체 또는 회로 배열의 정보를 담고 있는 패턴부 음의 굴절률을 가지는 음굴절률 메타물질층 과 상기 음굴절률 메타물질층의 양면에 위치하며 양의 굴절률을 가지는 양굴절률 물질층으로 구성되는 렌즈부, 및 상기 렌즈부를 투과한 전자기파 정보를 기록하는 기록부를 포함하는 노광 이미징 시스템에 있어서 상기 광원부에서 조사되는 파장 대역을 상기 음굴절률 메타물질과 상기 양의 굴절률 물질의 유전율 실수부 절대값 이 불일치하도록 조절하는 단계를 포함하는 능동형 위상 보정 방법과, 상기 음굴절 률 메타물질을 금속-유전체 복합재료로 구성함으로써, 상기 광원부에서 조사되는 파장 대역을 조절하는 과정 없이 이미지 퍼짐 현상을 효과적으로 저감시킬 수 있는 노광 이미징 장치의 분해능 개선방법에 대한 것이다. The present invention relates to an active phase correction method using a negative refractive index metamaterial, an exposure imaging apparatus and system using the same, and a method of improving the resolution of an exposure imaging apparatus using a negative refractive index metamaterial. More specifically, the present invention provides a light refractive index metamaterial layer having a negative refractive index of a light source unit, a light source control unit for adjusting the wavelength of electromagnetic waves irradiated from the light source unit, a pattern unit containing information of an object to be exposed or a circuit arrangement; An exposure imaging system including a lens unit disposed on both sides of the negative refractive index meta-material layer and having a positive refractive index material layer, and a recording unit for recording electromagnetic wave information passing through the lens unit; An active phase correction method comprising the step of adjusting the wavelength range of the negative refractive index metamaterial and the absolute real part of the positive refractive index material to be inconsistent; and the negative refractive index metamaterial is composed of a metal-dielectric composite material. Thus, without adjusting the wavelength band irradiated from the light source unit already The present invention relates to a method for improving the resolution of an exposure imaging apparatus that can effectively reduce the spreading phenomenon.
【배경기술】 Background Art
차세대 기술로 주목받고 있는 광 이미징 기술은 정확도와 가공의 정밀성 및 생산성이 그 어느 방법보다 우수하나 회절한계로 인해 그 분해능이 파장보다 짧아 질 수 없기 때문에 고분해능 이미징 기술 개발의 걸림돌이 되어왔다. Optical imaging technology, which is attracting attention as the next generation technology, has been an obstacle to the development of high resolution imaging technology because its accuracy, processing precision and productivity are superior to any other methods, but the resolution cannot be shorter than the wavelength due to diffraction limits.
이러한 회절한계 극복을 위한 연구는 다방면에서 세계적으로 활발하게 진행 되고 있으며 특히, 플라즈모닉 공명 (plasmonic resonance) 또는 음향양자 공명 (phonon resonance)으로 인해 생성되는 근접장 (near-field) 광학 현상은 기존 광선 광학에서 볼 수 없었던 특성을 가지고 있어 고분해능 실현의 높은 잠재성을 가지고 있다. In order to overcome such diffraction limits, researches are actively conducted in various fields around the world, and in particular, near-field optical phenomena generated by plasmonic resonance or phonon resonance are conventional light optics. It has a characteristic that is not seen at, and has a high potential of realizing high resolution.
한편, 회절한계 (diffraction limit)에 의한 분해능 제약올 극복하기 위한 방 법 중에 하나로서 , 도 2에 도시된 바와 같이, 음의 유전율 또는'음의 투자율올 갖 는 음굴절률 메타물질이 2000년 J. B. Pendry에 의해 제안되었으며 (J. B. Pendry, Phys. Rev. Lett. 85, 3966 (2000)), 상기 음굴절를 메타물질을, 도 3에 도시된 바 와 같이, 근접장 광이미징 시스템에 도입함으로써 회절한계 이상의 고분해능을 획 득할 수 있다 (N. Fang et al., Science 308, 534-537 (2005)). On the other hand, the diffraction limit (diffraction limit) Resolution Pharmaceuticals ol as as one method to overcome, shown in Figure 2, has a negative dielectric constant or "negative permeability ol of negative refractive index metamaterials two years 2000 JB Pendry by (JB Pendry, Phys. Rev. Lett. 85, 3966 (2000)), the negative refractive index metamaterial, as shown in FIG. As described above, high resolution above the diffraction limit can be obtained by introducing into a near-field optical imaging system (N. Fang et al., Science 308, 534-537 (2005)).
음굴절률 메타물질이 회절 한계를 극복하는 타 기술과 차별되는 점은 특정 파장의 전자기파 대역에서 표면 플라즈몬 공명 (surface plasmon resonance) 또는 음향양자 공명 (phonon resonance)을 발생시켜 전자기파의 진행거리에 따라 지수함 수적으로 소멸하는 소산파 (evanescent wave)를 복원함으로써 희절한계를 넘어서는 고분해능이 가능하다는 점이며, 대면적 이미징이 가능하고, 기하학적 변형이나 가 공이 필요 없는 평판형 (Slab) 구조이므로 도 4, 4b에서 볼 수 있듯이 종래의 광리 소그래피 및 광이미징 기술과 호환성이 높다는 점 (R. J. Blaikie et al , J. Opt. A. 7 S176 (2005))이다. The difference in the refractive index metamaterial from other techniques that overcome the diffraction limit is that surface plasmon resonance or phonon resonance is generated in the electromagnetic wave band of a specific wavelength, which is exponent depending on the traveling distance of the electromagnetic wave. By reconstructing the evanescent wave, which is extinct numerically, high resolution beyond the limit is possible. As can be seen, it is highly compatible with conventional photolithography and optical imaging techniques (RJ Blaikie et al, J. Opt. A. 7 S176 (2005)).
한편, 음굴절률 메타물질은 이러한 장점에도 불구하고 종래에 사용되고 있는 인덱스 일치 방법 (index matching method; 음굴절률 메타물질과 그 주변을 감싸고 있는 양굴절률 물질의 굴절률 또는 유전율의 실수부 크기를 일치시키는 방법)을 적 용할 경우, 매질의 전자기파 흡수에 의한 이미지 퍼짐 (image blurring)이 필연적으 로 발생하게 되고, 이는 전자기파의 투과율 저하 및 공간 주파수 (spatial frequency) 성분들의 위상 변화를 일으켜 이미징 분해능 및 분해능 등을 현격히 저 하시킨다. On the other hand, the negative refractive index meta-materials, despite these advantages, the index matching method (a method of matching the refractive index or the real part size of the dielectric constant of the refractive index meta-materials and the surroundings of the refractive index meta-materials used in the past) In this case, image blurring due to the absorption of electromagnetic waves of a medium inevitably occurs, which causes a decrease in the transmittance of electromagnetic waves and a phase change of spatial frequency components, thereby significantly reducing imaging resolution and resolution. Let me down.
일반적으로, 광학계의 이미지 품질을 측정하기 위해 광학전달함수 (0TF, optical transfer function)라는 개념을 사용하는데, 상기 광학전달함수 0TF는 MTF(kx)exp[-iPTF(kx)]로 표현되며, 여기서 변조전달함수 (MTF, Modulation TransferIn general, the optical transfer function (0TF) is used to measure the image quality of an optical system. The optical transfer function 0TF is expressed as MTF (k x ) exp [-iPTF (k x )]. , Where the modulation transfer function (MTF)
Function)는 lOTFl의 크기를 나타내는 값이고, 위상전달함수 (PTF, phase transfer function)는 0TF의 위상을 나타낸다. Function) is a value indicating the magnitude of lOTFl, and a phase transfer function (PTF) represents a phase of 0TF.
넓은 범위 (Δ1ίχ)의 공간 주파수 (kx)에서 광학전달함수 (0TF)의 값이 1일 경 우, 근접장 슈퍼렌즈 (NFSL, Near Field Super Lens)는 물체면 (object plane)의 정 보를 이미지면 (image plane)에 완벽하게 복원하는 perfect lens가 되고 약 l/(Akx) 의 해상도를 갖게 된다. 따라서 지금까지의 연구 동향은 인덱스 일치 (index match) 상황에서 Perfect lens 조건을 얻기 위해, 변조전달함수 (MTF)의 향상에 많은 노력 을 기울여 왔다. 그러나 음굴절률 메타물질을 이용한 이미지 시스템을 구성하는 데 에 있어서 필연적으로 발생하는 물질의 전자기파 흡수는 이미지 퍼짐 현상을 발생 시키고, 이는 물체면의 위상 정보를 이미지면에 완벽하게 복원할 수 없게 하므로 광학 전달 함수의 위상 제어 또한 이미지 품질에 중대한 영향을 주는 요인이 된다. 이러한 이미지 성능 저하를 방지하기 위해 광학계 (optical system)에서는 위 상 복원 방법 (phase retrieval method; adaptive optics)을 일반적으로 사용하나, 이에는 이미지의 왜곡된 파면정보를 수집하는 측정부와 왜곡된 정보를 복원하여 적 웅제어광학 (adaptive optics) 장치에 전달하는 피드백 장치부를 필요하므로 광학계 구성의 복잡성과 시스템 크기 증가를 피할 수 없었으며, 특히 근접장 이미징 시스 템에서는 왜곡된 이미지의 파면 정보 획득이 매우 어려워 위상 복원 방법을 사용할 수 없었다. If the value of the optical transfer function (0TF) is 1 at a spatial frequency (k x ) over a wide range (Δ1ί χ ), the Near Field Super Lens (NFSL) displays the information of the object plane. It is a perfect lens that perfectly restores the image plane and has a resolution of about l / (Ak x ). Therefore, the research trends up to now have been made to improve the modulation transfer function (MTF) to obtain the perfect lens condition in the index match situation. However, electromagnetic wave absorption of materials inevitably occurs in constructing an image system using a negative refractive index metamaterial, which causes an image spreading phenomenon, which makes it impossible to completely restore the phase information of the object plane to the image plane. The phase control of the function is also a significant factor in the image quality. In order to prevent such degradation, the optical system generally uses a phase retrieval method (adaptive optics), but it includes a measurement unit for collecting the distorted wavefront information of the image and the distorted information. The need for a feedback device to restore and deliver to the adaptive optics device has been necessary to avoid the complexity of the optical system configuration and increased system size. Especially in near field imaging systems, it is very difficult to obtain wavefront information of distorted images. The restore method could not be used.
이에, 본 발명자는 근접장을 복원하여 회절한계를 넘어서는 분해능이 가능할 뿐만 아니라 복잡한 성형 개구 및 주기구조 없이 평면 금속 또는 유전체 박막만으 로도 기존 반도체 공정과 장비에 기술 이식이 용이한 음굴절률 메타물질 이미징 장 치 및 시스템에 있어서, 위상 복원을 위한 복잡한 광학계 구성이나 시스템올 도입 하지 않고도 매질의 전자기파 홉수에 의한 이미지 성능 저하를 최소화시킬 수 있는 능동적 위상 보정 방법 및 이를 이용한 광 이미징 장치와 시스템을 개발하기에 이 르렀다. Accordingly, the inventors can recover near-diffraction limits by restoring near-fields, as well as the refractive index metamaterial imaging field, which is easy to implant technology into existing semiconductor processes and equipment without complex molding openings and periodic structures. To develop an active phase correction method and an optical imaging device and system using the same, which can minimize image degradation caused by the number of electromagnetic hops of a medium without introducing a complicated optical system configuration or a system for phase recovery. I did it.
【발명의 상세한 설명】 [Detailed Description of the Invention]
【기술적 과제】 [Technical problem]
본 발명의 목적은 근접장을 복원하여 물체면에 대해 회절 한계를 넘어서는 공간 정보를 이미지면에 전달함으로써 나노 분해능이 가능하게 하며 궁극적으로 나 노 및 바이오 이미징을 위해 적합한 고분해능의 노광 이미징 장치와 시스템을 제공 하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a high resolution exposure imaging apparatus and system that is capable of nano resolution by restoring a near field and transferring spatial information beyond the diffraction limit to the object plane to the image plane and ultimately suitable for nano and bio imaging. It is.
또한, 본 발명의 목적은 복잡한 성형 개구 및 주기구조 없이 평면 금속 또는 유전체 박막만을 사용하여 기존 반도체 공정과 장비에 기술 이식이 용이하며 집적 화 및 대면적 이미징으로의 확장성이 우수한 광 이미징 장치와 시스템을 제공하는 것이다. In addition, an object of the present invention is to use a planar metal or dielectric thin film without complex molding openings and periodic structures to facilitate the implantation of technology into existing semiconductor processes and equipment, and the optical imaging device and system having excellent scalability to integration and large area imaging. To provide.
또한, 본 발명의 목적은 파면 정보의 측정이 어렵고 별도의 피드백 (feedback) 장치를 설치할 수 없는 초소형 광학계에 인덱스 불일치된 음굴절률 메 타물질을 적용함으로써, 별도의 수동적 보정 장치 없이 전자기파 홉수에 의한 이미 지 퍼짐 현상을 보정하고 능동적으로 왜곡 이미지를 보정하는 능동적 위상 보정 방 법을 제공하는 것이다. In addition, an object of the present invention is to apply the index mismatched refractive index metamaterial to the micro-optical system, which is difficult to measure the wavefront information and can not install a separate feedback device, so that by the number of electromagnetic hops without manual correction device It provides an active phase correction method to compensate for the spreading phenomenon and to actively correct the distorted image.
【기술적 해결방법】 Technical Solution
상술한 바와 같은 목적 달성을 위하여, 본 발명은 입사 파장 대역에서 전자 기파를 흡수하지 않는 광투명성 물질층: 일정한 파장을 가지는 입사광이 투과하지 못하는 광불투명성 소재로 구성되며, 노광 대상 물체 또는 회로 배열의 정보를 담 고 있는 패턴이 형성된 포토마스크층: 양의 굴절률을 가지며, 상기 포토마스크층과 음굴절률 메타물질층을 이격시키는 제 1 양굴절률 물질층; 음의 굴절를을 가지며, 상기 제 1 양굴절률 물질층과 유전율 실수부 절대값이 불일치하는 음굴절를 렌즈층; 양의 굴절률을 가지며, 상기 음굴절률 메타물질층과 기록층을 이격시키는 제 2 양굴 절률 물질층;으로 구성된 렌즈 스택 (stack)층: 및 상기 물질층들을 투과한 전자기 파 정보를 기록하기 위한 광감성 물질로 이루어진 기록층을 포함하는 노광 이미징 장치를 제공한다. In order to achieve the object as described above, the present invention provides electrons in the incident wavelength band Light-transparent material layer that does not absorb waves: A photomask layer composed of a light-opaque material that does not transmit incident light having a constant wavelength, and has a patterned photomask layer containing information of an object or circuit arrangement to be exposed: having a positive refractive index A first refractive index material layer spaced apart from the photomask layer and the negative refractive index metamaterial layer; A lens layer having a negative refractive index and a negative refractive index in which an absolute value of the dielectric constant real part of the first positive refractive index material layer does not match; A lens stack layer having a positive refractive index and comprising a second birefringent material layer spaced apart from the negative refractive index metamaterial layer and the recording layer; and a photosensitivity for recording electromagnetic wave information transmitted through the material layers An exposure imaging apparatus comprising a recording layer made of a material is provided.
한편, 상술한 바와 같은 목적 달성을 위하여, 본 발명은 일정한 파장을 가지 는 전자기파를 조사하는 광원부; 상기 광원부에서 조사되는 전자기파의 파장을 조 절함으로써, 렌즈부를 구성하는 양굴절률 물질층과 음굴절률 메타물질층의 유전율 실수부 절대값이 불일치되도록 조절하는 광원 제어부; 상기 광원부로부터 입사되는 전자기파가 투과하지 못하는 광불투명성 소재로 구성되며, 노광 대상 물체 또는 회 로 배열의 정보를 담고 있는 패턴부; 음의 굴절률올 가지는 음굴절률 메타물질층 및 상기 음굴절률 메타물질층의 양면에 위치하며 양의 굴절를을 가지는 양굴절률 물질층 ^로 구성되며, 상기 양굴절률 물질층과 음굴절를 메타물질층의 유전율 실수 부 절대값이 불일치하는 렌즈부; 및 상기 슈퍼렌즈부를 투과한 전자기파 정보를 기 록하기 위한 광감성 물질로 이루어진 기록부;를 포함하는 노광 이미징 시스템을 제 공한다. On the other hand, in order to achieve the above object, the present invention is a light source unit for irradiating electromagnetic waves having a certain wavelength; By adjusting the wavelength of the electromagnetic wave irradiated from the light source unit, the light source control unit for adjusting the absolute value of the real part of the dielectric constant portion of the birefringent material layer and the negative refractive index meta-material layer constituting the lens unit; A pattern unit including an optically opaque material through which electromagnetic waves incident from the light source unit cannot pass, and containing information of an object to be exposed or an array of circuits; The negative refractive index is composed of a negative refractive index metamaterial layer and a positive refractive index material layer ^ having positive refractions located on both sides of the negative refractive index metamaterial layer, and the positive refractive index material layer and the negative refractive index of the metamaterial layer A lens unit having a negative absolute value; And a recording unit made of a photosensitive material for recording electromagnetic wave information transmitted through the super lens unit.
한편, 상술한 바와 같은 목적 달성을 위하여, 본 발명은 광원부, 상기 광원 부에서 조사되는 전자기파의 파장을 조절하는 광원 제어부, 노광 대상 물체 또는 회로 배열의 정보를 담고 있는 패턴부, 음의 굴절률을 가지는 음굴절를 메타물질층 과 상기 음굴절률 메타물질층의 양면에 위치하며 양의 굴절를을 가지는 양굴절률 물질층으로 구성되는 렌즈부, 및 상기 렌즈부를 투과한 전자기파 정보를 기록하는 기록부를 포함하는 노광 이미징 시스템에 있어서, 상기 광원부에서 조사되는 파장 대역을 상기 음굴절률 메타물질과 상기 양의 굴절률 물질의 유전율 실수부 절대값 이 불일치하도록 조절하는 단계를 포함하는 능동형 위상 보정 방법을 제공한다. 여기서, 상기 렌즈 스택 (stack)층 또는 렌즈부는 일정한 간격을 두고 복수 개 형성될 수 있으며, 상기 양굴절률 물질층은 유전체 물질 (dielectric substance) 로 이루어질 수 있다. On the other hand, in order to achieve the object described above, the present invention has a light source unit, a light source control unit for adjusting the wavelength of the electromagnetic wave irradiated from the light source unit, a pattern unit containing the information of the object or circuit array to be exposed, having a negative refractive index An exposure imaging system including a lens unit including negative refractive indices on both sides of the metamaterial layer and the negative refractive index metamaterial layer and having a positive refractive index material layer, and a recording unit for recording electromagnetic wave information passing through the lens unit. The method of claim 1, further comprising adjusting the wavelength band irradiated from the light source unit such that the absolute value of the dielectric constant part of the negative refractive index metamaterial and the positive refractive index material does not match. Here, the lens stack layer or the lens unit may be formed in plural at regular intervals, and the birefringence material layer may be made of a dielectric substance.
또한, 상기 음굴절률 메타물질층은 은 (Ag) 또는 금 (Au) 박막 등 음의 굴절률 을 가지는 임의의 금속 박막으로 이루어질 수 있으며, 이때 상기 양굴절률 물질층 은 공기로 이루어진 자유 공간 (free space), PMMA(PolyMethyl MethAcrylate) 또는 SiC일 수 있다. In addition, the negative refractive index meta-material layer is negative refractive index, such as silver (Ag) or gold (Au) thin film It may be formed of any metal thin film having the birefringence material layer may be a free space made of air (free space), PMMA (PolyMethyl Meth Acrylate) or SiC.
그리고, 상기 음굴절률 메타물질층의 유전율 실수부 (ε ')는 = - + ( ) - (€ - 3 내지 Λ = - (^i)2+ ( )^- ( )^*0,3의 범위를 가질 수 있다. 여기서, ε "Μ 값은 음굴절률 메타물질의 유전율 허수부 (즉, εΜ=ε * M+i · ε "Μ)이며, 매질에 의한 전자기파 고유 에너지 손실 ( intrinsic loss)을 의미하며, ε 'Ί 값은 양굴절률 물질의 유전율 허수부 (즉, ε !=ε Ί+i - ε 'Ί)이다. 또한, 상기 음굴절률 메타물질층은 SiC 유전 체, Ti02 유전체 또는 탄소나노 튜브 (CNT, Carbon Nano Tube) 박막 등 음의 굴절률을 가지는 임의의 유전체 박막으 로 이루어질 수 있으며, 이때 상기 양굴절률 물질층이 공기로 이루어진 자유 공간 (free space) 또는 Si02일 수 있다. And, the real dielectric part (ε ') of the negative refractive index meta-material layer is in the range =-+ ()-(€-3 to Λ =-(^ i) 2 + () ^-() ^ * 0,3 Where the value of ε " Μ is the imaginary imaginary part of the refractive index metamaterial (ie ε Μ = ε * M + i · ε" Μ ), and the intrinsic loss of electromagnetic waves caused by the medium Ε 'Ί value is the dielectric imaginary part of the birefringent material (ie ε! = Ε Ί + i-ε' Ί) The negative refractive index metamaterial layer is a SiC dielectric, Ti0 2 dielectric or carbon Carbon nano tube (CNT) thin film may be made of any dielectric thin film having a negative refractive index, the positive refractive index material layer may be a free space (Si0 2 ) or made of air.
그리고, 상기 음굴절률 ' 메타물질층의 유전율 실수부 (ε ')는 +ι의 범위 In addition, the real dielectric constant portion (ε ') of the negative refractive index ' meta material layer is in the range of + ι
를 가질 수 있다. 여기서, ε "Μ 값은 음굴절률 메타물질의 유전율 허수부 (즉, εΜ = ε 'M+i · ε )이며, 매질에 의한 전자기파 고유 에너지 손실 (intrinsic loss)을 의 미하며, ε 'Ί 값은 양굴절를 물질의 유전율 허수부 (즉, ε ι=ε Ί +ί · ε 'Ί)이다. 또한, 본 발명은, 상기와 같은 구성을 가지는 노광 이미징 장치의 상기 음 굴절률 메타물질층을 제조함에 있어서, 금속이나 유전체 순물질이 아닌 금속 -유전 체의 복합재료로 구성하며, 일정한 파장의 광원상에서 이미지 퍼짐 (image blurring) 현상의 정도가 상대적으로 적은 금속-유전체 복합 재료를 채택하는 것을 특징으로 하는 음굴절률 메타물질을 이용하는 노광 이미지 장치의 분해능 개선방법 을 다른 기술적 요지로 한다. It can have Where ε " Μ is the imaginary imaginary part of the negative refractive index metamaterial (ie ε Μ = ε 'M + i · ε), which implies the intrinsic loss of electromagnetic waves by the medium, ε' Ί The value is the relative imaginary imaginary part of the material (ie ε ι = ε Ί + ί · ε ') of the birefringence. The present invention also provides the negative refractive index metamaterial layer of the exposure imaging apparatus having the above-described configuration. It consists of a metal-dielectric composite material, not a metal or dielectric pure material, and adopts a metal-dielectric composite material having a relatively low degree of image blurring on a light source having a constant wavelength. Another technical subject is a method for improving the resolution of an exposure imaging apparatus using a negative refractive index metamaterial.
그리고, 본 발명은, 상기와 같은 구성을 가지는 노광 이미징 시스템의 상기 음굴절률 메타물질층을 제조함에 있어서, 금속이나 유전체 순물질이 아닌 금속-유 전체 복합재료로 구성하며, 광원의 교체 없이 고정된 파장에서 이미지 퍼짐 (image blurring) 현상의 정도가 상대적으로 적은 금속-유 전체 복합재료를 채택하는 것을 특징으로 하는 음굴절률 메타물질을 이용하는 노광 이미지 장치의 분해능 개 선방 법을 또 다른 기술적 요지로 한다. 【유리한 효과】 In addition, the present invention, in manufacturing the negative refractive index meta-material layer of the exposure imaging system having the above configuration, consisting of a metal-dielectric composite material, not a metal or dielectric pure material, a fixed wavelength without replacing the light source Another technical gist of the present invention is to improve the resolution of an exposure imaging apparatus using a negative refractive index metamaterial, which employs a metal-dielectric composite material having a relatively low degree of image blurring. Advantageous Effects
본 발명은 입사파장 가변으로 음굴절률 메타물질과 주변을 감싸는 양굴절률 물질에 인텍스 불일치 (index mismatching) 조건을 부여하여 위상전달함수 (phase transfer function; 광 학전달함수 (optical transfer function)의 위상에 해당함) 를 제어함으로써 전자기파 흡수에 의한 이미지 퍼짐 현상을 보정하고, 이를 통해 음굴절률 메타물질 이미징 시스템의 단점인 이미지 성능 저하를ᅳ 해소할 수 있다. 상기와 같이, 파면 정보의 측정이 어렵고 별도의 피드백 (feedback) 장치를 설치할 수 없는 초소형 광학계에 인텍스 불일치된 음굴절률 메타물질을 적용함으로 써, 별도의 수동적 보정장치 없이 전자기파 흡수에 의한 이미지 퍼짐 현상을 보정 하고 능동적으로 왜곡 이미지를 보정할 수 있다. The present invention corresponds to the phase of a phase transfer function (optical transfer function) by giving an index mismatching condition to the negative refractive index metamaterial and the surrounding refractive index material with variable incident wavelengths. By controlling the spread of the image due to the absorption of electromagnetic waves, it is possible to eliminate the degradation of the image performance, which is a disadvantage of the refractive index metamaterial imaging system. As described above, by applying inconsistent negative refractive index metamaterials to a micro-optical system that is difficult to measure wavefront information and cannot install a separate feedback device, image spreading by electromagnetic wave absorption is eliminated without a manual correction device. You can correct and actively correct distortion images.
또한, 이를 통하여 근접장을 복원하여 물체면에 대해 회절 한계를 넘어서는 공간 정보를 이미지면에 전달함으로써 고분해능이 가능하게 하며 궁극적으로 나노 및 바이오 이미징을 위해 적합한 고분해능의 노광 이미징 장치와 시스템을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 복잡한 성형 개구 및 주기구조 없이 평면 금속 또는 유전체 박막만을 사용하여 기존 반도체 공정과 장비에 기술 이식이 용이하며 집적화 및 대 면적 이미징으로의 확장성이 우수한 광 이미징 장치와 시스템을 구현할 수 있다. 그리고, 음굴절률 메타물질을 구성함에 있어서, 금속이나 유전체 순물질이 아닌 금속ᅳ유전체 복합재료를 적용하여 유전을을 인위적으로 설계 및 제어함으로 써, 입사파장을 가변시키지 않고도, 양굴절률 물질과의 인덱스 불일치 조건을 부여 하여 위상전달함수를 제어함으로써 전자기파 흡수에 의한 이미지 퍼짐 현상을 신뢰 성있게 보정할 수 있다. In addition, this enables high resolution by restoring the near field and transmitting spatial information beyond the diffraction limit on the object plane to the image plane, ultimately enabling high resolution exposure imaging devices and systems suitable for nano and bio imaging. In addition, optical imaging devices and systems that can be easily implanted into existing semiconductor processes and equipment and that are highly scalable to integration and large area imaging can be implemented using only planar metal or dielectric thin films without complicated molding openings and periodic structures. And, in constructing the negative refractive index metamaterial, by artificially designing and controlling the dielectric by applying a metal-dielectric composite material rather than a pure metal or dielectric material, the index mismatch with the positive refractive index material without changing the incident wavelength By controlling the phase transfer function by applying a condition, it is possible to reliably correct the image spreading phenomenon caused by the absorption of electromagnetic waves.
이에 따라, 기존의 이미징 장치에, 노광 이미징 장치의 능동형 위상 보정 기 술을 적용함에 있어서, 음굴절률 메타물질을 교체하는 간단한 작업에 의해 이미지 퍼짐현상을 제거하고 선명도를 높일 수 있어, 광원을 교체해야 하는 경제적 부담 없이, 기존 노광 이미징 장치와의 높은 호환성을 가진다. Accordingly, in applying the active phase correction technique of the exposure imaging apparatus to the existing imaging apparatus, it is possible to remove the image spread phenomenon and increase the clarity by a simple operation of replacing the refractive index metamaterial, so that the light source must be replaced. It has high compatibility with existing exposure imaging apparatuses without any economic burden.
【도면의 간단한 설명】 [Brief Description of Drawings]
도 1은 음굴절률 메타물질을 이용한 위상 보정 기술의 원리와 이미징 시스템 의 구조를 간략히 보여주는 개념도이다. 1 is a conceptual diagram briefly showing the principle of a phase correction technique using a negative refractive index metamaterial and the structure of an imaging system.
도 2는 음굴절률 메타물질을 이용한 이미징 원리를 간략히 보여주는 개념도 이다. 2 is a conceptual diagram briefly illustrating an imaging principle using a negative refractive index metamaterial.
도 3은 음굴절률 메타물질인 은박막을 이용한 근접장 슈퍼렌즈의 작동 원리 를 보여주는 단면도이다. 도 4, 5는 기존 리소그래피 장치의 단면도 및 기존 리소그래피 장치에 음굴 절률 메타물질층인 은박막이 추가된 장치의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view illustrating a principle of operation of a near field super lens using a silver thin film, which is a negative refractive index metamaterial. 4 and 5 are cross-sectional views of a conventional lithographic apparatus and a cross-sectional view of a device in which a silver thin film as a layer of negative refractive index metamaterial is added to the conventional lithographic apparatus.
도 6, 7은 은박막 근접장 렌즈의 대상 (object) 및 이미지 (image) 에너지 강 도를 보여주는 그래프이다. 6 and 7 are graphs showing the object and image energy intensities of the silver thin film near field lens.
도 8 내지 13은 ε "값이 각각 0.001, 0.4, 0.6일 때의 은박막 근접장 슈퍼 렌즈의 kx/ko 에 따른 MTF와 PTF 변화를 보여주는 그래프이다. 8 to 13 are graphs showing MTF and PTF change according to k x / k o of the silver thin film near field super lens when the epsilon "value is 0.001, 0.4, and 0.6, respectively.
도 14는 각 kx/ko범위에 따른, ε "와 ε '의 상관관계 및 ε '와 입사 파장 간의 관계를 도시한 그래프이다. FIG. 14 is a graph showing the correlation between ε "and ε 'and the relationship between ε' and an incident wavelength according to each k x / ko range.
도 15 내지 18은 다양한 ρ-ρ 간격과 슬릿너비에 대하여 은박막 수퍼렌즈 이 미징 시스템에 a) 인덱스 일치 조건이 부여되었을 때의 이미지 선명도, b) 은박막 의 ε '이 -0.92로 인텍스 불일치되었을 때의 이미지 선명도 c) 인덱스 불일치 조건 을 최적화하였을 때의 이미지 선명도, 및 d)인덱스 불일치 조건이 최적화일 때의 이미지 선명도를 만족하는 은박막의 ε '값을 나타내는 그래프이다. 15 to 18 show that a) image clarity when a) index matching conditions are given to the thin film superlens imaging system for various ρ-ρ spacings and slit widths, b) the epsilon 'of the silver film has been index mismatched to -0.92. Image clarity at time c) Image clarity when optimizing the index mismatch condition, and d) ε 'value of the silver thin film satisfying the image clarity when the index mismatch condition is optimized.
도 19 내지 21은 은박막 근접장 슈퍼렌즈 (ε "= 0.4)를 이용한 광 이미징에 있어서, a) p-p 간격에 따른 선명도 (visibility) 변화, b) p-p 간격이 87nm인 경 우, 거리에 따른 에너지 강도 변화, 및 c) p-p 간격이 llOnm인 경우, 거리에 따른 에너지 세기 변화를 나타내는 그래프이다. 19 to 21 show a) the change in visibility with the pp spacing, b) the energy intensity according to the distance, when the pp spacing is 87 nm in optical imaging using the silver thin film near field superlens ( ε " = 0.4). And c) a graph showing a change in energy intensity with distance when the pp interval is llOnm.
도 22 내지 25는 a) 음의 유전율을 갖는 유전체인 SiC와 이를 감싸는 양굴절 률 물질인 Si02의 유전율 분산을 나타낸 그래프와, b) 다양한 p-p 간격과 슬릿너비 에 대하여 SiC 수퍼렌즈 이미징 시스템에 인덱스 일치 방법을 부여하였을 때의 이 미지 선명도, c) 인텍스 불일치 조건을 최적화하여 나타낸 이미지 선명도, 및 d)인 덱스 불일치 조건을 최적화하여 나타낸 이미지 선명도를 만족하는 입사파장 λ 값 을 나타내는 그래프이다. 22-25 are a) a graph showing the dielectric constant dispersion of SiC, a dielectric having a negative dielectric constant, and Si0 2 , a positive refractive index material surrounding it, and b) an index into the SiC superlens imaging system for various pp spacings and slit widths. This graph shows the image clarity when the matching method is given, c) the image clarity indicated by optimizing the index mismatch condition, and the incident wavelength λ value satisfying the image clarity indicated by optimizing the index mismatch condition.
도 26 내지 30은 a) SiC 수퍼렌즈 이미징 시스템에에서, 입사 파장을 10. /m 로 고정하였을 때의 이미지 선명도와 b) kx/ko와 입사파장에 대한 SiC 수퍼렌즈 이 미징 시스템의 MTF, c) 인덱스 일치 조건 (입사파장: ll/mi) 과 인덱스 불일치 조건 ( 입사파장: l(). m)에서 k x/ko 에 대한 MTF, d) 슬릿 너비가 360nm일 때 p-p 간격에 따른 선명도 (visibility) 변화, 및 e) SiC 유전체 박막 근접장 슈퍼렌즈를 이용한 광 이미징에 있어서, 360nm 슬릿 너비를 가지는 더블 슬릿과 0.93 의 p-p 간격을 통과하는 측방향 전사 강도 분포를 나타내는 그래프이다. Figures 26 to 30 show a) the image clarity at a fixed incident wavelength of 10./m in a SiC superlens imaging system and b) the MTF of the SiC superlens imaging system for k x / k o and incident wavelength. c) MTF for k x / ko in the index matching condition (incident wavelength: ll / mi) and the index mismatch condition (incident wavelength: l (). m), d) sharpness according to the pp spacing when the slit width is 360 nm. (visibility) change, and e) In optical imaging using a SiC dielectric thin film near field superlens, it is a graph showing a lateral transfer intensity distribution passing a pp slit of 0.93 and a double slit having a 360 nm slit width.
도 31 , 32는 인덱스 일치 조건 (입사파장: lljMn) 과 인덱스 불일치 조건 (입 사파장: 10. ffli)에서 슬릿 너비가 360 nm 일 때 획득 선명도에 따른 p-p 간격 (최소 분해 간격) 및 전자기파의 최고점 세기 (peak intensity)를 각각 나타낸 그래프이 다. 31 and 32 show an index matching condition (incidence wavelength: lljMn) and an index mismatch condition (input). Four wavelengths: 10. ffli) is a graph showing the pp spacing (minimum decomposition interval) and peak intensity of electromagnetic waves according to the obtained clarity when the slit width is 360 nm.
도 33은 금속-유전체 복합재료의 흔합 비율에 따른 복합재료의 유전율 변화 를 설명하고자 도시한 그래프이다. 33 is a graph illustrating the change in permittivity of the composite material according to the mixing ratio of the metal-dielectric composite material.
【발명의 실시를 위한 형태】 [Form for implementation of invention]
본 발명에 따른 음굴절률 메타물질을 이용한 능동형 위상 보정 방법 및 이를 이용한 노광 이미징 장치와 시스템을 다음의 도면을 참조하여 이하 상세하게 설명 하기로 한다 . 본 발명에 따른 노광 이미징 장치는 입사 파장 대역에서 전자기파를 흡수하 지 않는 광투명성 물질층: 일정한 파장을 가지는 입사광이 투과하지 못하는 광불투 명성 소재로 구성되며, 노광 대상 물체 또는 회로 배열의 정보를 담고 있는 패턴이 형성된 포토마스크층: 양의 굴절률을 가지며, 상기 포토마스크층과 음굴절률 메타 물질층을 이격시키는 제 1 양굴절률 물질층; 음의 굴절률을 가지며, 상기 제 1 양굴 절률 물질층과 유전율 실수부 절대값이 불일치하는 음굴절률 렌즈층; 양의 굴절률 을 가지며, 상기 음굴절률 메타물질층과 기록층을 이격시키는 제 2 양굴절률 물질 층;으로 구성된 렌즈 스택 (stack)층: 및 상기 물질층들을 투과한 전자기파 정보를 기록하기 위한 광감성 물질로 이루어진 기록층:올 포함한다. An active phase correction method using a negative refractive index metamaterial and an exposure imaging apparatus and system using the same according to the present invention will be described in detail below with reference to the following drawings. The exposure imaging apparatus according to the present invention comprises a light-transparent material layer that does not absorb electromagnetic waves in an incident wavelength band: composed of a light-opaque material that does not transmit incident light having a constant wavelength, and contains information of an object or circuit arrangement to be exposed. A photomask layer having a pattern comprising: a first positive refractive index material layer having a positive refractive index and spaced apart from the photomask layer and the negative refractive index meta material layer; A negative refractive index lens layer having a negative refractive index and inconsistent absolute values of the first real refractive index material layer and the dielectric constant part; A lens stack layer having a positive refractive index, the second refractive index material layer separating the negative refractive index metamaterial layer and the recording layer; and a photosensitive material for recording electromagnetic wave information transmitted through the material layers The recording layer which consists of: All is included.
또한, 본 발명에 따른 노광 이미징 시스템은 일정한 파장을 가지는 전자기파 를 조사하는 광원부; 상기 광원부에서 조사되는 전자기파의 파장올 조절함으로써, 렌즈부를 구성하는 양굴절률 물질층과 음굴절률 메타물질충의 유전율 실수부 절대 값이 불일치되도록 조절하는 광원 제어부; 상기 광원부로부터 입사되는 전자기파가 투과하지 못하는 광불투명성 소재로 구성되며, 노광 대상 물체 또는 회로 배열의 정보를 담고있는 패턴부; 음의 굴절률을 가지는 음굴절률 메타물질층 및 상기 음굴 절률 메타물질층의 양면에 위치하며 양의 굴절률을 가지는 양굴절률 물질층으로 구 성되며, 상기 양굴절률 물질층과 음굴절률 메타물질층의 유전율 실수부 절대값이 불일치하는 렌즈부; 및 상기 슈퍼렌즈부를 투과한 전자기파 정보를 기록하기 위한 광감성 물질로 이루어진 기록부;를 포함한다. In addition, the exposure imaging system according to the present invention includes a light source unit for irradiating electromagnetic waves having a predetermined wavelength; By controlling the wavelength of the electromagnetic wave irradiated from the light source unit, the light source control unit for controlling the absolute value of the dielectric constant real part of the positive refractive index material layer and the negative refractive index meta-material worm constituting the lens unit; A pattern unit including an optically opaque material through which electromagnetic waves incident from the light source unit cannot pass, and containing information on an object to be exposed or a circuit arrangement; It is composed of a negative refractive index metamaterial layer having a negative refractive index and a positive refractive index material layer located on both sides of the negative refractive index metamaterial layer and having a positive refractive index, and the dielectric constant of the positive refractive index material layer and the negative refractive index metamaterial layer A lens unit having a negative absolute value; And a recording unit made of a photosensitive material for recording electromagnetic wave information transmitted through the super lens unit.
또한, 상기 노광 이미징 장치를 이용한 상기 노광 이미징 시스템의 위상 보 정 방법은, 상기 광원부에서 조사되는 파장 대역을 상기 음굴절률 메타물질과 상기 양의 굴절률 물질의 유전율 실수부 절대값이 불일치하도록 조절하는 단계를 포함 한다. The method of correcting a phase of the exposure imaging system using the exposure imaging apparatus may include adjusting a wavelength band irradiated from the light source unit such that the absolute value of the dielectric constant part of the negative refractive index metamaterial and the positive refractive index material does not match. Contains do.
일반적으로 사용되는 기존의 노광 이미징 장치 (도 4)는 포토 마스크층을 통 과한 입사광이 바로 감광성 물질로 이루어진 기록층으로 투영됨으로써 광 이미징이 이루어지며, 따라서, 입사 파장의 λ/2 이하의 분해능 (resolution)을 갖기 어려웠 다. 그러나, 기존의 노광 이미징 장치에 음굴절률 메타물질을 이용한 렌즈층을 삽 입함으로써 (도 5), 은박막 수퍼렌즈의 경우 입사 파장의 λ /5 까지, SiC 유전체 수퍼렌즈의 경우 λ/14.2 까지 분해능 (resolution)을 향상시킬 수 있다. In the conventional exposure imaging apparatus (FIG. 4) which is generally used, light imaging is performed by the incident light passing through the photo mask layer directly onto a recording layer made of a photosensitive material, and therefore, the resolution of λ / 2 or less of the incident wavelength ( It was difficult to have a resolution. However, by inserting a lens layer using a negative refractive index metamaterial into an existing exposure imaging apparatus (FIG. 5), resolutions up to λ / 5 of incident wavelengths for silver thin film superlenses and λ / 14.2 for SiC dielectric superlenses are achieved. (resolution) can be improved.
상기 노광 이미징 장치에 삽입되는 음굴절률 메타물질 (도 1, 2)은 음의 유전 율 또는 음의 투자율을 갖는 물질로서, 회절한계에 의한 분해능 제약을 극복하기 위한 대안으로서 각광받고 있다. 즉, 상기 음굴절률 메타물질을 근접장을 이용한 광이미징 시스템 (도 3)에 도입함으로써, 음굴절률 메타물질이 특정 파장의 전자기 파 대역에서 표면 플라즈몬 공명 (surface plasmon resonance) 또는 음향양자 공명 (phonon resonance)을 일으키고, 이를 통하여 전자기파의 진행거리에 따라 지수함 수적으로 소멸하는 소산파 (evanescent wave)를 복원하게 함으로써, 회절한계 이상 의 고분해능을 획득할 수 있다. The negative refractive index metamaterial (FIGS. 1 and 2) inserted into the exposure imaging apparatus is a material having a negative dielectric constant or negative permeability, and has been in the spotlight as an alternative for overcoming the resolution limitation due to the diffraction limit. That is, by introducing the negative refractive index metamaterial into the optical imaging system using the near field (Fig. 3), the surface refractive plasmon resonance or the phonon resonance in the electromagnetic wave band of the specific wavelength By reconstructing the evanescent wave that exponentially disappears according to the traveling distance of the electromagnetic wave, high resolution above the diffraction limit can be obtained.
또한, 상기 음굴절률 메타물질은 대면적 이미징이 가능하며 기하학적 변형이 나 가공이 필요없는 평판형 (slab) 구조로서, 도 4, 5와 같이 종래의 광리소그래 피 및 광이미징 기술에 간편하게 적용이 가능하다. In addition, the negative refractive index metamaterial is a flat slab structure capable of large-area imaging and does not require geometric deformation or processing, and is easily applied to conventional optical lithography and optical imaging techniques as shown in FIGS. 4 and 5. It is possible.
한편, 음굴절률 메타물질이 상기와 같은 분해능 향상 효과를 가짐에도 불구 하고, 입사광이 음굴절률을 가지는 매질을 통과하게 되면, 매질의 전자기파 흡수에 의한 이미지 퍼짐 (image blurring)이 발생하게 되며, 이는 전자기파의 투과율 저하 및 공간 주파수 (spatial frequency) 성분들의 위상 변화를 일으켜 이미징 분해능을 현격히 저하시키게 된다. On the other hand, even though the negative refractive index metamaterial has the above-mentioned resolution improving effect, when incident light passes through the medium having the negative refractive index, image blurring occurs due to the absorption of electromagnetic waves of the medium, which is the electromagnetic wave. The transmittance decreases and the phase change of the spatial frequency components causes the imaging resolution to be significantly reduced.
이러한 이미지 성능 저하를 방지하기 위해 광학계 (optical system)에서는 위 상 복원 방법 (Phase Retrieval Method; Adaptive Optics)을 일반적으로 사용하나, 이에는 이미지의 왜곡된 파면정보를 수집하는 측정부와 왜곡된 정보를 복원하여 적 응제어광학 (adaptive optics) 장치에 전달하는 피드백 장치부를 필요로하므로 광학 계 구성의 복잡성과 시스템 크기 증가를 피할 수 없었다. In order to prevent such degradation, the optical system generally uses a phase retrieval method (adaptive optics), but it includes a measurement unit that collects distorted wavefront information of the image and distorted information. The need for a feedback unit to recover and deliver it to adaptive optics devices inevitably increased the complexity of the system configuration and increased system size.
한편, 음굴절률 메타물질을 이용한 종래의 광학 시스템은 인덱스 일치 방법 (index matching method) 즉, 음굴절률 메타물질과 그 주변을 감싸고 있는 양굴절 률 물질의 굴절를 또는 유전율의 실수부 절대값 크기를 일치시키는 방법을 사용하 는 것이 일반적이었으나, 이를 통하여 전자기파 흡수에 의한 이미지 퍼짐 (image blurring)을 극복하는 데는 문제가 있었다. On the other hand, the conventional optical system using the negative refractive index metamaterial has an index matching method, i.e., the refractive index of the negative refractive index metamaterial and the surroundings of the positive refractive index material that surrounds or match the absolute value of the real part of the dielectric constant It was common to use the method, but through this the image spread by electromagnetic wave absorption There was a problem in overcoming blurring.
이에 반해, 본 발명의 이미징 장치는 음굴절률 메타물질과 주변을 감싸는 양 굴절를 물질에 인텍스 불일치 (index mismatching) 조건을 부여하여 위상전달함수 (phase transfer function; 광학전달함수 (opt ical transfer function)의 위상에 해 당함)를 제어함으로써 전자기파 흡수에 의한 이미지 퍼짐 현상을 보정하고, 이를 통해 음굴절률 메타물질 이미징 시스템의 단점인 이미지 성능 저하를 해소할 수 있 다. · In contrast, the imaging apparatus of the present invention imparts index mismatching conditions to the material of the refractive index metamaterial and the surroundings of the surroundings, thereby providing a phase transfer function (phase transfer function) phase. By controlling the spread of the image due to the absorption of electromagnetic waves, it is possible to solve the degradation of the image performance, which is a disadvantage of the refractive index metamaterial imaging system. ·
이때, 상기 인덱스 불일치 조건이 부여된 음굴절률 메타물질을 포함하는 렌 즈 스택 (stack)층 또는 렌즈부는, 필요에 따라 단일층으로 적용되거나 또는 일정한 간격을 두고 복수층 (multi-layer)으로 형성될 수 있다. In this case, the lens stack layer or the lens unit including the negative refractive index metamaterial given the index mismatch condition may be applied as a single layer or formed as a multi-layer at regular intervals as necessary. Can be.
또한, 상기 음굴절률 메타물질층은 음의 유전율 또는 음의 투자율올 갖는 모 든 임의의 물질이 사용될 수 있으며, 바람직하게는, UV 입사 파장 영역에서 은 (Ag) 또는 금 (Au) 박막 등 음의 굴절률올 가지는 임의의 금속 박막, 중적외선 (mid-IR) 입사 파장 영역에서 SiC 유전체, Ti02 유전체 또는 탄소나노튜브 (CNT, Carbon NanoIn addition, the negative refractive index metamaterial layer may be any material having a negative dielectric constant or negative permeability, preferably, a negative film such as silver (Ag) or gold (Au) thin film in the UV incident wavelength range Any metal thin film with refractive index, SiC dielectric, Ti0 2 dielectric or carbon nanotubes (CNT, Carbon Nano) in the mid-IR incident wavelength region
Tube) 박막 등 음의 굴절률을 가지는 임의의 유전체 박막을 사용할 수 있다. Tube) Any dielectric thin film having a negative refractive index such as a thin film can be used.
한편, 상기 양굴절를 물질층은 상업적으로 사용가능한 모든 유전체 물질이 사용가능하며, 은 (Ag) 또는 금 (Au) 박막 등의 금속 박막을 음굴절률 메타물질을 사 용하는 경우, 공기로 이루어진 자유 공간 (free space), PMMA(PolyMethyl MethAcrylate) 또는 SiC 등을 양굴절률 물질로서 사용할 수 있으며, SiC 유전체, Ti02 유전체 또는 탄소나노튜브 (CNT, Carbon Nano Tube) 박막 등의 음굴절률 메타물 질을 사용하는 경우, 공기로 이루어진 자유 공간 (free space) 또는 Si02 등올 양굴 절률 물질로서 사용할 수 있다. On the other hand, the birefringent material layer may be any commercially available dielectric material, and free space made of air in the case of using a negative refractive index meta-material for a metal thin film such as silver (Ag) or gold (Au) thin film (free space), PMMA (PolyMethyl MethAcrylate) or SiC can be used as a birefringent material, and a negative refractive index metamaterial such as SiC dielectric, Ti0 2 dielectric or carbon nanotube (CNT) thin film In this case, it can be used as a free space made of air or a bilayer refractive index material such as Si0 2 .
또한, 상기 음굴절률 메타물질층의 유전율 실수부 (ε 'Μ)는, 전자기파 흡수에 의한 이미지 퍼짐 현상 및 이미지 성능 저하를 막기 위하여, 하기에서 설명하는 일 련의 과정올 통해 유도되며, " 파장이 짧은 파장영역 (UV, 가시광선 , 근적외선) 에서는 €Α'ί 내지 In addition, the dielectric constant part (ε ' Μ ) of the negative refractive index metamaterial layer is induced through a series of processes described below to prevent image spreading and degradation of image performance due to electromagnetic wave absorption. In the short wavelength range (UV, visible, near-infrared) € Α'ί To
€Μ' =―. V(ei)2 + ΟΪ)2 - {€Mf +03의 범위를 가지는 것이 바람직하고, 입사 파장 이 긴 (중적외선, ΤΗζ 영역)에서는 e ᅳ ;)2 + ( )2- )2— 1 내 지 의 범위를 가지는 것이 바람직하다 . 여기서, ε % 값은 음굴절률 메타물질의 유전율 허수부 ( 즉, εΜ=ε 'M+i · ε "Μ)이며, 매질에 의한 전자기파 고유 에너지 손실 (intrinsic loss)올 의미하며 , ε 'Ί 값은 양굴절률 물질의 유전율 허수부 (즉, ε ι =ε H · ε )이다. € Μ '= ―. It is preferable to have a range of V (ei) 2 + ΟΪ) 2- {€ M f +03, and for a long incident wavelength (mid-infrared, ΤΗζ region), e ᅳ; ) 2 + () 2- ) 2 — 1 to It is desirable to have a range of. here, The ε% value is the imaginary imaginary part of the refractive index metamaterial (ie, ε Μ = ε ' M + i · ε " Μ ), which means the intrinsic loss of electromagnetic waves caused by the medium, and the value of ε' Ί The dielectric constant imaginary part of the bi-refractive index material (ie ε ι = ε H · ε).
이하에서는, 상기 인덱스 불일치 (index mismatching) 조건이 부여되는 상기 음굴절률 메타물질층의 유전율 실수부 (ε 'Μ) 유도 과정을 간단히 살펴본다. Hereinafter, a brief description will be made of a process of deriving a real dielectric constant (ε 'Μ) of the negative refractive index metamaterial layer to which the index mismatching condition is applied.
도 1과 같은 가장 전형적인 근접장 슈퍼렌즈 이미징 시스템 구조에서, 횡자 기 (ΤΜ) 모드의 빛이 투사될 때, 음굴절률 메타물질 및 이를 양쪽에서 감싸는 양의 굴절률 물질로 이루어진 렌즈 스텍의 광학전달 함수 (0TF)은 다음과 같이 표현된다. 【수학식 1】 In the most typical near-field superlens imaging system structure as shown in Fig. 1, when the light in the transverse magnetic field (ΤΜ) mode is projected, the optical transfer function of the lens stack composed of the negative refractive index metamaterial and the positive refractive index material surrounding both sides (0TF) ) Is expressed as [Equation 1]
OTFfe) = MTF(¾)exp[- PTF(¾)] 광학전달함수 (OTF, Optical Transfer Function)는 공간주파수 (spat ial frequency)의 함수로서 OTF의 진폭 (amplitude) 또는 크기에 해당하는 MTF와 위상에 해당하는 PTF로 표현된다. OTFfe) = MTF (¾) exp [-PTF (¾)] The Optical Transfer Function (OTF) is a function of the spatial frequency, and the MTF and phase corresponding to the amplitude or magnitude of the OTF. It is expressed as a PTF corresponding to
한편, 다층박막의 투과 및 반사율을 나타내는 프레넬 방정식으로 표현된 음 굴절률 메타물질의 투과율과 양굴절률 물질에서의 전자기파 전달식을 곱하여 렌즈 스텍의 광학전달함수 (0TF)를 나타낼 수 있다ᅳ 여기서, kx는 횡방향 (transverse) 파 장 백터이고 kz (')는 i 미디엄에서 z 방향으로의 파수 (wave number)를 지칭한다. 도 1과 같이 i가 1, 2, M 일때, kz (')는 아래식과 같다. 또한, ! 와 1 + ! )는 i번째 물질에서 j번째 물질로의 프레넬 반사계 수, 투과계수를 각각 나타내며, 이때, 대상물체로부터 이미지까지의 광학전달함수 (0TF)는 하기 식과 같이 주어진다. On the other hand, can be described by the Fresnel equations represent the transmission and reflectance of the multi-layer thin-film negative is multiplied by the electromagnetic wave ceremony in refractive index metamaterial transmission and positive refractive index material can exhibit an optical transfer function (0TF) of the lens stack eu where, k x Is the transverse wavelength vector and k z ( ' ) refers to the wave number from the i medium to the z direction. When i is 1, 2, M, as shown in Fig. 1, k z ( ' ) is given by Also,! Wow 1 +!) represents Fresnel reflection coefficient and transmission coefficient from the i-th material to the j-th material, respectively, wherein the optical transfer function (0TF) from the object to the image is given by the following equation.
【수학식 2】 [Equation 2]
t\ MtM2 exp(ikz (l )di)e p(ikf)d2) t \ M t M2 exp (ik z (l) di) ep (ikf ) d 2 )
= exp (- ik^dM) + rlMrM1 exp(ik{M^dM) 여기서, 양굴절률 물질의 유전율은 ε^ε^ε Ί+ί · ε 이고, 투자율은^ μ2=1이며, 이미징 시스템의 크기가 입사 파장보다 매우 작으므로, ^ 씨인 높 ᄋ ■간주파수한계 (high spatial frequency imit)를 적용하면 이다. 이때, rM 과 rM2 는 하기 식과 같이 나타낼 수 있 다. = exp (-ik ^ d M ) + r lM r M1 exp (ik { M ^ d M ) Here, the dielectric constant of a positive-index material is ε ^ ε ^ ε Ί + ί · ε, and the permeability is ^ and μ2 = 1, because the size of the imaging system, much smaller than the incident wavelength, ^ ssiin high ᄋ frequency limit between ■ (high Applying spatial frequency imit to be. At this time, r M and r M2 can be expressed as follows.
【수학식 3] 음굴절률 메타물질의 유전율은 εΜ=ε 'M+i - ε "Μ으로 주어지고, 양굴절률 물 질의 유전율은 ε1=ε Ί+i - ?; ^으로 주어지며, dM= +^이므로, 높은 공간상의 진 동수 (kx /ko» 1) 한계에서 광학전달함수는 하기 식과 같이 주어진다. 【수학식 4】 [Equation 3] The dielectric constant of the negative refractive index metamaterial is given by ε Μ = ε ' M + i-ε " Μ , and the dielectric constant of the birefringent material is given by ε 1 = ε Ί + i-?; ^ and d M = + ^ , At the limit of high spatial vibration (k x / en »1), the optical transfer function is given by the following equation.
OTF(^) OTF (^)
exp(2 M) - r exp (2 M )-r
이때, rul 은 다음과 같이 나타내진다. At this time, r ul is represented as follows.
ΪΜ ΪΜ
(f; + )2 + W' + )2 ( f ; + ) 2 + W '+) 2
0TF가 임의의 ( /:o)에 대해서 실수, 즉 제로 FTF가 되기 위해서는 r1M 2이 실수가 되어야 하므로 이에 대한 해답은 하기 식과 같이 주어진다. Since 0TF must be a real number, i.e., zero FTF for any ( /: o), r 1M 2 must be real, so the solution is given by the following equation.
【수학식 5】 [Equation 5]
^M- ^ = 0 or f + e - 2-^ = 0 음굴절률 메타물질 이미징 시스템에서 음굴절률 메타물질과 양굴절률 물질의 유전율 조건, 즉, ^^쯰〉0,^,^^0 식을 적용하면 첫번째 해답은 ^ = ^ = 0 을 나타내게 된다. 이는 음굴절률 메타물질과 양굴절률 물질이 흡수가 없을 때 이미징 시스템의 위상이 언제나 회수 (제로 PTF)되어, 최대 MTF 조건이 이 미징 시스템의 성능을 가늠하는 중요한 인자가 되며, 인덱스 일치 (index match) 조 건에서 최대의 MTF를 갖게 된다. 이는 ^ "^1일 때, θ ρ ·^^^/^,— ^)2 ^ 되므로 이미징 시스템은 제로 및 최대 MTF를 갖는 퍼펙트 렌즈와 같이 작동한다. 한편, i번째 물질의 광학 임피던스의 정의 (Ζ'·=\^'·/£'· )를 적용하면 두번째 해답은 하기 식과 같이 나타낼 수 있으며, ^ M- ^ = 0 or f + e - 2- ^ = 0 In the refractive index metamaterial imaging system, applying the dielectric constant conditions of the refractive index metamaterial and the birefringence material, that is, ^^ 쯰> 0 , ^, ^^ 0 , the first solution gives ^ = ^ = 0 . This means that the phase of the imaging system is always recovered (zero PTF) in the absence of absorption of both the refractive index metamaterial and the birefringence material, so that the maximum MTF condition is an important factor in measuring the performance of the imaging system. The condition will have the largest MTF. This is θ ρ · ^^^ / ^, — ^) 2 ^ when ^ " ^ 1, so the imaging system behaves like a perfect lens with zero and maximum MTF. Meanwhile, the definition of the optical impedance of the i th material ( Ζ '· = \ ^' · / £ '·), the second solution can be expressed as
【수학식 6】 [Equation 6]
이러한 임피던스 일치 조건은 음굴절률 메타물질과 양굴절률 물질의 전자기 파 고유 홉수가 존재할 때 ( ' f>0 ) 인덱스 불일치 조건, 즉 위상 보정 조건으 로 확장된다. 이와 같이 이미징 시스템에서 전자기파 고유 흡수가 존재할 때, 인덱 스 일치 조건에서 MTF는 항상 최대값을 갖지 않기 때문에, 위상 보정 조건 (제로 PTF)이 수퍼렌즈 이미지 분해능의 증요한 인자가 된다. 상기 임피던스 일치 조건, 즉 인덱스 불일치 조건을 음굴절률 메타물질 유전율의 실수부 ( ε 'Μ)에 대한 식으로 나타내면 하기의 식과 같이 나타낼 수 있다. This impedance matching condition is extended to the index mismatch condition, that is, the phase correction condition, when the intrinsic number of hops of the negative refractive index metamaterial and the positive refractive index material is present ('f > 0 ). In the presence of electromagnetic intrinsic absorption in the imaging system, the phase correction condition (zero PTF) is a significant factor in the superlens image resolution because the MTF does not always have a maximum value under the index matching condition. The impedance matching condition, that is, the index mismatch condition may be expressed as the following equation when expressed by the equation for the real part (ε ' Μ ) of the refractive index metamaterial dielectric constant.
【수학식 7】 [Equation 7]
즉, 음굴절률 메타물질의 유전율 실수부를, 상기 식과 같ᄋ = - (f,')- + ( ) ~ {eM' ) , 바람직하게는 입사 파장이 짧은 파장영역 (υνᅳ 가시 광선ᅳ 근적외선)에서는 €M = - (f ί)2 + (^ί)2 ― (^Λί)2 -0.3 내ᄎ That is, the real part of the dielectric constant of the negative refractive index metamaterial is equal to the above formula =-(f, ')-+ () to (e M '), preferably a wavelength region having a short incident wavelength (υν ᅳ visible light near infrared) in € M = - (f ί) 2 + (^ ί) 2 - (^ Λί) 2 -0.3 ch
€ =ᅳ + «)2 +0·3의 범위를 갖고, 입사 파장이 긴 파장영역 (중적 외선' THz 영역)에서는 ΈΜ' = - )2 + ( ^ι')2一 ( /)2 - 1 내지 € = ᅳ + «) Wavelength range of 2 + 0 · 3 and long incident wavelength (medium Outside 'THz region) Έ Μ' =-) 2 + (^ ι ') 2一 (/) 2-1 to
^ = - (ei)2 + (ei/)2-(^)2 +1의 범위를 갖도록 양굴절률 물질의 유전율 실수 부와 블일치시킴으로써, 위상전달함수 (phase transfer function; 광학전달함수 (optical transfer function)의 위상에 해당함)를 제어하여 전자기파 흡수에 의한 이미지 퍼짐 현상을 방지할 수 있다. ^ =-(ei) 2 + (ei / ) 2 -(^) 2 + 1 transfers the phase transfer function (optical transfer function) by mismatching the dielectric constant part of the birefringent material Corresponds to the phase of the function)) to prevent the spread of the image due to the absorption of electromagnetic waves.
상기 식의 인덱스 불일치 조건이 이미지의 분해능 및 선명도를 개선한다는 점은 UV 입사 파장 영역에서 작동하는 은박막 수퍼렌즈 이미징 시스템과 중적외선 (mid-IR) 역에서 작동하는 SiC 유전체 박막 수퍼렌즈 이미징 시스템에서 확인할 수 있다. The index mismatch condition of the above equation improves the resolution and clarity of the image in the thin film superlens imaging system operating in the UV incident wavelength region and in the SiC dielectric thin film superlens imaging system operating in the mid-IR region. You can check it.
도 8 10, 12는 인덱스 일치, 불일치 케이스들에서 ( ε '=-0.7 -0.8 -0.9, -1.0 -1.1), ε "값이 각각 0.001, 0.4 0.6일 때의 은박막 근접장 슈퍼렌즈의 kx/ko에 따른 MTF 변화를 보여주는 그래프이며, 도 9 11, 13는 상기 인덱스 일치 불일치 케이스들에서, ε "값이 각각 0.001 0.4, 0.6일 때의 은박막 근접장 슈퍼렌 즈의 kx/ko에 따른 PTF 변화를 보여주는 그래프이다. 8, 10 and 12 show k x of the silver thin-film near field superlens when the values of (ε '= -0.7 -0.8 -0.9, -1.0 -1.1) and? / is the graph showing the MTF changes in k o, 9 11 and 13 are in the index matching discrepancies case, ε "values of 0.001 to 0.4, 0.6 days foil layer near-field Super lens of k x / k o when each This graph shows changes in PTF.
도 8, 9와 같이 수퍼렌즈의 흡수 손실이 무시할 만한 경우에는 ( ε "= 0.001), MTF는 인덱스 일치 조건일 때 높은 공간 주파수에서 거의 1에 가까운 값을 가지며, PTF는 거의 모든 ε '에서 0에 가까운 값을 가져 위상은 거의 대부분 회수된다. 따 라서, 최고의 이미지 품질은 가장 높은 전송률을 나타내는 인덱스 일치 (index ma tch) 조건에서 나타나게 된다. 8 and 9, when the absorption loss of the superlens is negligible (ε "= 0.001), the MTF has a value close to 1 at high spatial frequency under the index matching condition, and the PTF is 0 at almost all ε '. The phase is almost recovered, with a value close to, so that the best image quality appears at the index match condition that represents the highest data rate.
반면에, 도 10 11, 12, 13과 같이 은박막의 전자기파 흡수로 인한 손실 이 무시할만한 수준이 아닌 경우에는 ( ε "= 0.4 0.6), MTF는 인덱스 일치와 인덱스 불 일치 경우 비슷한 크기로 줄어들게 되므로, 0TF의 위상 (PTF) 조절이 이미지 재건에 결정적인 요소가 되게 된다. On the other hand, when the loss due to electromagnetic wave absorption of the thin film is not negligible as shown in FIGS. 10 11, 12 and 13 (ε "= 0.4 0.6), the MTF is reduced to a similar size in case of index matching and index mismatch. The phase (PTF) adjustment of 0TF is critical to image reconstruction.
도 11와 13에서 볼 수 있듯이, ε " 값이 0.4인 케이스에서, PTF는 ε '가 一 0.92일 때 "0"으로 수렴하는 경향을 나타내며, ε " 값이 0.6인 케이스에서, PTF 는 ε '가 -0.80일 때 "0"으로 수렴하는 경향을 나타내며, 이는 상기 수학식들로부 터 예상한 것과 같은 결과이다. As can be seen in Figures 11 and 13, in the case where ε "value is 0.4, PTF shows a tendency to converge to" 0 "when ε 'is one 0.92, and in the case where ε" value is 0.6, PTF is ε' Is -0.80, it tends to converge to "0", which is the same result as expected from the above equations.
즉, 매질의 전자기파 흡수로 인한 손실이 존재하는 은박막에서는 인덱스 불 일치 조건하에서 0TF의 위상 조절이 가능하며, 이러한 위상 조절 조건은 일반적으 로 높은 흡수 손실을 보이는 음굴절률 메타물질에서의 이미지 품질을 최적화하는데 큰 역할을 하게 된다. 도 14는 각 kx/ko범위에 따른, ε ' ' 과 ε '의 상관관계 및 ε ' 과 입사 파 장간의 관계를 도시한 그래프로서, 파선은 6<kx/ko<8, 점선은 12<kx/ko <13에서의 상 관관계를 나타내며, 실선은 kx/ko→∞ 에서의 상관관계를 나타내는 것으로서, 이는 상 도한 것과 같이 높은 공간 주파수에서 제로 PTF 조건을 만족시키는 In other words, in the case of the silver thin film in which the loss due to the electromagnetic wave absorption of the medium is present, phase adjustment of 0TF is possible under the index mismatch condition. It will play a big role in optimizing. FIG. 14 is a graph showing the correlation between ε 'and ε' and the relationship between ε 'and the incident wavelength for each k x / ko range, where the dashed line is 6 <k x / ko <8 and the dotted line is 12 Correlation at <k x / ko <13, with solid line at k x / ko → ∞, which satisfies the zero PTF condition at high spatial frequencies as above.
- (양굴절률 물질: free space)곡선의 일부이다. - (Birefringence material: free space) is part of the curve.
인덱스를 불일치시키기 위한 은박막 근접장 슈퍼렌즈의 ε ' 조절은, 도 7의 파선 -점선 라인으로 표현된 바와 같이, 입사광의 파장을 조절함으로써 실현시킬 수 있다. 도 14에 도시 한 실시예에서는 분광기로 UV 램프를 사용하여 330nm 에서 341rai까지 조절 가능한 광원으로 구현할 수 있다. The epsilon 'adjustment of the silver thin film superfield superlens for mismatching an index can be realized by adjusting the wavelength of incident light, as represented by the dashed-dashed line in FIG. In the embodiment shown in Figure 14 can be implemented as a light source that can be adjusted from 330nm to 341rai using a UV lamp as a spectrometer.
ε " 가 0.4인 은박막으로 형성된 인텍스 일치 조건과 불일치 조건에서의 이 미징 능력을 비교하기 위하여, 도 1과 같이 X축으로 나열된 나노스케일의 더블슬 릿을 통과하는 측방향 전사 강도 분포 (lateral transmission intensity distribution)와 그 선명도 (visibi 1 ity, V)를 계산하였다. Lateral transfer intensity distribution through a double slit of nanoscale listed in the X-axis as shown in FIG. intensity distribution) and its sharpness (visibi 1 ity, V) were calculated.
이미지 면 Eiffi g(x)에서의 필드 분포는 하기 식과 같이 Eobj(kx)의 역 푸리에 변환 (inverse Fourier transform)에 의해서 얻어진다. The field distribution in the image plane E iffi g (x) is obtained by an inverse Fourier transform of E obj (k x ) as in the following equation.
【수학식 8】 [Equation 8]
EimgWE img W
도 15와 16은 다양한 p-p 간격 (도 1 참조)과 슬릿너비에 대하여 은박막 수퍼 렌즈 이미징 시스템에 인덱스 일치 조건이 부여되었을 때의 이미지 선명도와 은박 막의 ε '이 -0.92로 인덱스 불일치되었을 때의 이미지 선명도를 나타내는 그래프이 다. 이 경우, 도 16의 선명도가 도 15의 선명도보다 현격히 향상됨을 확인할 수 있 으며 특히, ρ— ρ 간격과 슬릿너비가 더욱 작아지는 경우에 있어서도 이미지 선명도 가 우수하게 획득될 수 있음을 알 수 있다. Figures 15 and 16 show the image clarity when the index matching condition is applied to the silver thin film super lens imaging system for various pp spacings (see FIG. 1) and slit width. Sharpness graph. In this case, it can be seen that the sharpness of FIG. 16 is significantly improved than the sharpness of FIG. 15. In particular, it can be seen that the image sharpness can be excellently obtained even when the ρ—ρ interval and the slit width become smaller.
도 17와 18은 다양한 ρ-ρ 간격과 슬릿너비에 대하여 인덱스 불일치 조건을 최적화하여 나타낸 이미지 선명도와 이에 해당하는 은박막의 ε '값을 나타내는 그 래프이다. 은박막의 ε '을 도 18에서와 같도록 파장 제어를 할 경우, 도 17과 같이 각각의 Ρ-Ρ 간격과 슬릿너비에 대하여 최대의 이미지 선명도가 가능하며, 이는 도 16( ε '= -0.92)보다 더욱 향상된 선명도를 나타낸다. 17 and 18 are graphs showing image clarity and ε ′ values of silver thin films corresponding to index mismatch conditions optimized for various ρ-ρ intervals and slit widths. In the case of controlling wavelength ε 'of the silver thin film as shown in FIG. 18, maximum image clarity is possible for each Ρ-Ρ interval and slit width as shown in FIG. 17, which is illustrated in FIG. 16 (ε' = -0.92). Even more improved sharpness.
도 19, 20, 21에서 인덱스 일치, 인덱스 불일치 및 수학식 7에 의해 최적화 된 인텍스 불일치 케이스들에 있어서, p-p 간격과 슬릿 너비 파라미터로 나타낸 선 명도와 측방향 전사 세기 분포를 나타내었다. Optimized by index matching, index mismatch and equation (7) in FIGS. 19, 20, 21 In the case of index mismatches, the sharpness and lateral transfer intensity distributions are shown by the pp spacing and slit width parameters.
도 19는 슬릿 너비가 20nm일 때 p-p 간격에 따른 선명도를 나타내고 있으며, 본 발명의 인덱스 불일치 조건이 부여된 경우, I24nm p-p 간격에서 1.0의 선명도가 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한 V= 0.5에서의 분석 가능한 p-p 간격이 ε ' 가 -1.0일 때 106nm에서 ε ' 가—0.82일 때 95nm로 감소함을 알 수 있다. 19 shows the sharpness according to the p-p interval when the slit width is 20 nm, and when the index mismatch condition of the present invention is given, it can be seen that the sharpness of 1.0 is obtained at the I24 nm p-p interval. It can also be seen that the analytical p-p spacing at V = 0.5 decreases from 106nm when ε 'is -1.0 to 95nm when ε' is -0.82.
도 20과 21은 20nm 슬릿 너비를 가지는 더블 술릿과 각각 87nm, UOnm의 p-p 간격을 통과하는 측방향 전사 강도 분포를 나타내고 있으며, 인덱스 일치 케이스에 서는 세기 피크들의 분해능이 좋지 않고 피크들이 겹치는 범프 (bumps) 부분들이 넓 게 존재하는 반면에, 인덱스 불일치 케이스 (ε ' = -0.79)에서는 피크들이 잘 분리 되어 분해능이 향상되었을 뿐만 아니라 범프 (bumps) 부분들도 억제되거나 완벽하게 제거되는 것을 알 수 있다. 즉, 위상 조절 접근 방법이 향상된 이미지 성능을 제공 한다는 것을 확인할 수 있다. 20 and 21 show lateral transfer intensity distributions through a double slit having a 20 nm slit width and a pp spacing of 87 nm and UOnm, respectively, and in the case of index matching, the resolution of intensity peaks is poor and bumps overlapping peaks (bumps) In the case of index mismatch (ε '= -0.79), the peaks are well separated and the resolution is improved, but the bumps are also suppressed or completely removed. In other words, it can be seen that the phase adjustment approach provides improved image performance.
한편, 이와 같은 결과는 중적외선 (mid-IR)영역에서 작동하는 SiC 유전체 수 퍼렌즈 이미징 시스템에서도 확인할 수 있다. The same results can also be found in SiC dielectric superlens imaging systems operating in the mid-IR region.
도 22는 음의 유전율을 갖는 유전체인 SiC와 이를 감싸는 양굴절률 물질인 Si02의 유전율 분산 (dispersion)을 나타낸 그래프이며, 이때 SiO 2의 유전율은 은박 막 수퍼렌즈 이미징 시스템의 양굴절률 물질인 air와 달리 "0" 이 아닌 전자기파 흡수율 (ε 'Ί≠0)을 갖는 물질임을 알 수 있다. FIG. 22 is a graph illustrating dielectric constant dispersion of SiC, which is a dielectric having a negative dielectric constant, and Si0 2 , a positive refractive index material surrounding the dielectric constant, wherein SiO 2 is a positive refractive index material of a silver thin film superlens imaging system; It can be seen that the material has an electromagnetic wave absorptance (ε 'Ί ≠ 0) other than "0".
SiC 유전체 박막 수퍼렌즈 이미징 시스템 역시 수학식 8을 사용하여 X축으로 나열된 더블슬릿을 통과하는 측방향 전사 강도 분포 (lateral transmission intensity distr ibut ion)와 그 선명도 (V, Visibility)를 계산하였다. The SiC dielectric thin film superlens imaging system also used Equation 8 to calculate the lateral transmission intensity distr ibut ion and its clarity (V, Visibility) passing through the double slit listed in the X axis.
도 23는 다양한 p-p 간격과 슬 릿너비에 대하여 SiC 수퍼렌즈 이미징 시스템 에 인텍스 일치 방법 (입사파장 λ = 11 )을 부여하였을 때의 이미지 선명도를 나 타내는 그래프이다. 이때, 이미지 선명도는 0.5 가량으로 비교적 넓은 p-p 간격과 슬릿너 비 영역에서 국부적으로 선명도를 갖게 된다. FIG. 23 is a graph showing image sharpness when the index matching method (incident wavelength λ = 11) is applied to the SiC superlens imaging system for various p-p intervals and slit widths. At this time, the image sharpness is about 0.5, so that the sharpness is locally localized in a relatively wide p-p interval and slitner ratio region.
도 24와 10d는 p-p 간격과 슬릿너비에 대하여 인텍스 불 일치 조건을 최적화 하여 나타낸 이미지 선명도와 이에 해당하는 입사파장 λ 값을 나타내는 그래프이 다. 도 25에 해당하는 입사 파장을 SiC 유전체 박막 이미징 시스템에 노광하였을 경우, 도 24와 같이 현격히 향상 된 이미지 선명도를 얻을 수 있으며, 입사 파장에 비해 매우 작은 p-p 간격과 슬릿너비 영역에서까지 높은 선명도가 가능하다. 24 and 10D are graphs showing image clarity and incident wavelength lambda values corresponding to index mismatch conditions optimized for p-p intervals and slit widths. When the incident wavelength corresponding to FIG. 25 is exposed to the SiC dielectric thin film imaging system, a sharply improved image clarity can be obtained as shown in FIG. 24, and a high sharpness can be achieved even at a very small pp spacing and slit width region compared to the incident wavelength. Do.
도 26은 이미징 시스템에 있어서 파장 가변을 구현하기 위한 기술적 어려움 을 해 소하기 위해 입사 파장을 10.5//m로 고정하였을 때의 이미지 선명도를 나타낸 그래프이며, 도 27은 kx/ko와 입사파장에 대한 SiC 수퍼렌즈 이미징 시스템의 MTF 를 나타낸 그래프이다. 도 27에서 나타난 바와 같이 입사 파장이 10.5 m 부근일 때 0TF의 위상 보정 효과 뿐만 아니라 kx /k。에 대한 MTF또한 향상되기 때문에 이미지 선명도가 인텍스 일치 조건 (입사파장: 11 )에 비해 월등히 향상된다. 26 is a technical difficulty for implementing wavelength tunability in an imaging system. In order to solve the problem, it is a graph showing image sharpness when the incident wavelength is fixed at 10.5 // m, and FIG. 27 is a graph showing the MTF of the SiC superlens imaging system for k x / k o and the incident wavelength. As shown in FIG. 27, when the incident wavelength is near 10.5 m, not only the phase correction effect of 0TF but also MTF for k x / k. .
도 28은 인덱스 일치 조건 (입사파장 = 11/zm) 과 인덱스 불일치 조건 (입사파 장 = 10.5/m)에서 kx/ko 에 대한 MTF를 나타낸 그래프이며, 이때 인덱스 불일치 조 건이 높은 0에 대해서도 우수한 MTF를 갖게 됨을 알 수 있다. 이는 음굴절를 메 타물질과 그 주변을 감싸는 양굴절률 물질의 전자기파 홉수가 없을 경우, 일반적으 로 인덱스 일치 조건이 부가되었을 때 음굴절률 메타물질 계면에서 전자기파 반사 가 없으므로 MTF가 최대가 되었으나, 전자기파의 흡수를 무시할 수 없는 상기의 예 에서는 인덱스 일치 조건이 더이상 최대 MTF조건이 아니므로 오히려 인텍스 불일 치 조건에서 MTF가 개선되는 효과를 얻을 수 있다. 28 is a graph showing the MTF of the k x / k o in the index match condition (incident wave = 11 / zm) and index mismatch conditions (incident wavelength = 10.5 / m), wherein the index mismatch conditions are also in the high 0 It can be seen that we have a good MTF. This is because when there are no electromagnetic hops of the birefringent material surrounding the metamaterial and its surroundings, the MTF becomes the maximum because there is no electromagnetic reflection at the interface of the refractive index metamaterial when index matching conditions are applied. In the above example, which cannot be ignored, the index matching condition is no longer the maximum MTF condition, so the MTF can be improved under the index mismatch condition.
도 29는 슬릿 너비가 360nm 일 때 p-p 간격에 따른 선명도 (visibi 1 ity) 변화 를 나타내는 그래프이며, V=0.5에서의 분석 가능한 p-p 간격은 인텍스 일치 조건 ( 입사파장 = 11 )일 때 (λ/4.2)에서 인덱스 불일치 조건 (입사파장 = 10.5 )일 때 0.74 (λ/14.2)로 감소함을 알 수 있다. 29 is a graph showing the change in vividness according to the pp spacing when the slit width is 360 nm, and the analytical pp spacing at V = 0.5 is (λ / 4.2) under the index matching condition (incident wavelength = 11). ), It decreases to 0.74 (λ / 14.2) when the index mismatch condition (incident wavelength = 10.5).
도 30는 SiC 유전체 박막 근접장 슈퍼렌즈를 이용한 광 이미징에 있어서, 360nm 슬릿 너비를 가지는 더블 슬릿과 각각 0.93; 의 p-p 간격을 통과하는 측방 향 전사 강도 분포를 나타내고 있으며 인덱스 일치 조건 (입사파장 = 11 )일 때 더 블 슬릿의 이미지를 획득할 수 없는, 즉 분해능올 얻을 수 없지만, 인덱스 불일치 조건 (입사파장 = 10.5 )에서는 더블 슬릿의 이미지를 높은 선명도를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 인텍스 일치 조건 보다 측방향 전사 강도 분포 또한 향상됨을 확인할 수 있다. FIG. 30 shows a lateral transfer intensity distribution passing through a pp spacing of 0.93; each with a double slit having a 360 nm slit width in optical imaging using a SiC dielectric thin film near-field superlens and having index matching conditions (incident wavelength = 11). When the image of the double slit cannot be obtained, that is, the resolution cannot be obtained, but in the index mismatch condition (incident wavelength = 10.5), the image of the double slit can be obtained not only with high sharpness, but also laterally than the index matching condition. It can be seen that the transfer intensity distribution is also improved.
한편, 도 31와 32는 인덱스 일치 조건 (입사파장: 11 ) 과 인덱스 불일치 조 건 (입사파장: 10.5/an)에서 슬릿 너비가 360nm 일 때 획득 선명도에 따 른 p-p 간격 (최소 분해 간격 )과 전자기파의 최고점 세기 (peak intensity)를 각각 나타낸 그래 프이다. 31 and 32 show the pp spacing (minimum resolution interval) according to the clarity obtained when the slit width is 360 nm under the index matching condition (incident wavelength: 11) and the index mismatch condition (incident wavelength: 10.5 / an). These are graphs showing peak intensities.
도 31에서 확인할 수 있듯이, V=0.5에서 분석 가능한 p-p 간격은 인텍스 일 치 조건 (검은 원점; 입사파장 = lliim)일 때 λ/4·2에서 인덱스 불일치 조건 (네모 박스; 입사파장 = 10.5 )일 때 λ/14.2로 향상되며, 인덱스 불일치 조건에서 또 한 V=0.6 이상의 고선명도를 λ/12 가량의 분해능으로 획득할 수 있음을 알 수 있 다. 또한, 도 32와 같이 더블슬릿을 투과한 전자기파의 최고점 세기 (peak intensity)를 비교하였을 경우 V=0.5에서 인텍스 불일치 조건 (네모 박스; 입사파 장 = 10. mi)일 때 인덱스 일치 조건 (원점; 입사 파장 = 11 )에 비해 3배 이상 향 상됨을 알수 있다. As can be seen in FIG. 31, the pp interval that can be analyzed at V = 0.5 is an index mismatch condition (square box; incident wavelength = 10.5) at λ / 4 · 2 when the index matching condition (black origin; incident wavelength = lliim). Is improved to λ / 14.2, It can be seen that a high definition of V = 0.6 or more can be obtained with a resolution of about λ / 12. In addition, when the peak intensities of the electromagnetic waves transmitted through the double slit are compared as shown in FIG. 32, the index matching condition (origin; It can be seen that it is more than three times better than the incident wavelength = 11).
이러한 인덱스 불일치 조건을 SiC 유전체 박막 수퍼렌즈 이미징 시스템에서 구현하기 위해서는 파장가변 C02 레이저 또는 FTIR 현미경 등을 광원으로 사용할 수 있다. In order to implement such an index mismatch condition in a SiC dielectric thin film superlens imaging system, a wavelength variable C0 2 laser or an FTIR microscope may be used as a light source.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 입사파장을 조절하여 음굴절를 메타 물질과 주변을 감싸는 양굴절률 물질에 인덱스 불일치 (index mismatching) 조건을 부여하여 위상전달함수 (phase transfer function)를 제어함으로써, 전자기파 흡수 에 의한 이미지 퍼짐 현상을 보정하고, 이를 통해 음굴절률 이미징 시스템의 단점 인 이미지 성능 저하를 해소할 수 있다. As described above, the present invention controls the phase transfer function by adjusting the incident wavelength to give an index mismatching condition to the meta-material and the bi-refractive index material surrounding the surroundings, thereby controlling the phase transfer function, thereby absorbing electromagnetic waves. By correcting the image spreading phenomenon by this, it is possible to solve the degradation of the image performance, which is a disadvantage of the refractive index imaging system.
또한, 이를 통하여 근접장을 복원하여 물체면에 대해 회절 한계를 넘어서는 공간정보를 이미지면에 전달함으로써 고분해능이 가능하게 하며 궁극적으로 나노 및 바이오 이미징을 위해 적합한 고분해능의 노광 이미징 장치와 시스템을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 복잡한 성형 개구 및 주기구조 없이 평면 금속 또는 유전체 박막만을 사용하여 기존 반도체 공정과 장비에 기술 이식이 용이하며 집적화 및 대 면적 이미징으로의 확장성이 우수한 광 이미징 장치와 시스템을 구현할 수 있다. 그러나, 상기와 같은 구성을 가지는 음굴절률 메타물질을 이용한 능동형 위 상 보정 방법을 적용함에 있어서, 상기 음굴절률 메타물질층을 은 (Ag) 또는 금 (Au) 박막과 같은 금속이나 유전체 순물질로 구성하는 경우, 그 구현을 위해 기존 노광 이미징 장치의 광원을 교체해야 하는 번거로움이 있으며, 기존 노광 장비와의 호환 성을 저하시키는 원인이 될 수 있다. In addition, this enables high resolution by restoring the near field to transmit spatial information beyond the diffraction limit on the object plane to the image plane, and ultimately to realize a high resolution exposure imaging device and system suitable for nano and bio imaging. In addition, optical imaging devices and systems that can be easily implanted into existing semiconductor processes and equipment and that are highly scalable to integration and large area imaging can be implemented using only planar metal or dielectric thin films without complicated molding openings and periodic structures. However, in applying an active phase correction method using a negative refractive index metamaterial having the above structure, the negative refractive index metamaterial layer is formed of a pure metal or dielectric material such as silver (Ag) or gold (Au) thin film. In this case, there is a hassle that needs to replace the light source of the existing exposure imaging apparatus for the implementation, and may cause a decrease in compatibility with the existing exposure equipment.
상기 음굴절률 메타물질층을 구성함에 있어서, 금속-유전체 복합재료를 적 용하면, 서로 다른 유전율 값을 가지는 두 가지 순물질의 복합 비율 (composite ratio)을 조정함으로써, 일정한 파장상에서도, 순물질의 유전율과 다른 값의 유전 율을 부여하며 노광 이미징 장치의 위상보정 기술을 구현할 수 있다. In constructing the negative refractive index metamaterial layer, when the metal-dielectric composite material is applied, the dielectric constant of the pure material is different from that of the pure material even at a constant wavelength by adjusting the composite ratio of two pure materials having different dielectric constant values. It is possible to implement a phase correction technique of an exposure imaging apparatus by imparting a dielectric constant of.
즉, 본 발명에 따른 노광 이미지 장치의 분해능 개선방법은, 유효매질이론에 입각하여 이종의 순물질에 대한 규칙적 배열 및 불규칙적 흔합을 통해 고정된 파 장에서 순물질 고유의 유전율 (이하, 음의 유전율값을 가지는 순물질을 능동 매체라 한다.) 및 굴절률과 다른 값을 가지는 복합재료의 분산 특성을 설계하는 기술에 관 한 것이다. That is, the method for improving the resolution of an exposure imaging apparatus according to the present invention is based on the effective medium theory, and the intrinsic dielectric constant (hereinafter, negative dielectric constant value) of a pure substance at a fixed wavelength through regular arrangement and irregular mixing of heterogeneous pure substances. Pure matter is the active medium And the technique of designing the dispersion properties of composites with values different from the refractive index.
여기서, 복합재료라 함은, 금속, 유전체, 반도체와 같은 이종 순물질의 규 칙적, 불규칙적 흔합 및 배열을 포함하며, 순물질에 대한 인위적 처리를 통해 광학 적 성질이 달라진 두 가지 이상의 물질에 대한 규칙적, 불규칙적 흔합 및 배열을 통해 제작된 능동 매체를 의미한다. Here, the composite material includes the regular and irregular mixing and arrangement of heterogeneous pure materials such as metals, dielectrics, and semiconductors, and the regular and irregularities of two or more materials whose optical properties have changed through artificial treatment of pure materials. It refers to an active medium produced by mixing and arranging.
능동 매체는 표면 플라즈몬 공명 (SPR, surface plasmon resonance) 현상 및 음향양자 공명 (phonon resonance) 현상을 발생시킬 수 있는 실수부 유전율 값이 음수인 자연계 물질 뿐만 아니라 음굴절률 메타물질을 포함하며, 음굴절률 메타물 질이라 함은 특정 파장의 전자기파 대역에서 음의 유전율 (permittivity) 또는 음의 투자율 (permeability)을 갖는 자연적 또는 인공적으로 설계된 메타물질 (metamaterials)까지 포함한다. Active media include negative refractive index metamaterials as well as natural materials with negative real-field permittivity values that can cause surface plasmon resonance (SPR) and phonon resonance phenomena. Materials include even natural or artificially designed metamaterials with negative permittivity or negative permeability in the electromagnetic wave band at a particular wavelength.
유효매질이론 이라 함은 UV 영역, Optical 영역, IR 영역, THz 영역, 및 마 이크로파 영역에 걸치^ 모든 전자기파 영역에서, 금속, 유전체, 반도체와 같이 성질이 다른 물질의 규칙적 혹은 불규칙적 배열 및 흔합을 통해 순물질의 유전율 및 굴절률과 상이한 유전율 및 굴절률을 가지는 복합재료 (composite material)에 대한 해석법을 의미한다. Effective medium theory covers the UV, Optical, IR, THz, and Microwave domains. In all electromagnetic fields, it is used to determine the regular or irregular arrangement and mixing of materials with different properties, such as metals, dielectrics, and semiconductors. By means of the analysis method for a composite material having a dielectric constant and refractive index different from that of the pure material.
상기 음굴절률 메타물질을 금속-유전체 복합재료로 구성함에 있어서, 도 33 의 그래프에서 확인할 수 있는 바와 같이, 다양한 금속 부피 흔합 비율을 적용함으 로써, 고정된 파장 (700nm)상에서, 즉 광원의 교체없이, 최적화된 유전율 ( ε )을 설 계, 가변 적용하는 것이 가능하다. In configuring the negative refractive index metamaterial with a metal-dielectric composite material, as can be seen in the graph of FIG. 33, by applying various metal volume mixing ratios, a fixed wavelength (700 nm), that is, without replacing the light source It is possible to design and vary the optimized permittivity (ε).
노광 장비 광원의 파장 변화를 통한 위상 보정 기술은, 파장에 따른 렌즈층 고유의 분산 특성 (dispersion property)을 이용하여 유전율올 변화시키는 것인데 반해, 유효 매질 이론에 입각한 금속-유전체 복합 재료 방법은, 일정한 파장의 광 원에서 흔합되는 여러 순물질의 유전율 범위 내에서 파장의 변화 없이도, 렌즈층의 유전율을 금속-유전체 복합재료를 기반으로 조절함으로써 위상 보정 기술이 적용된 노광 이미징 장치의 구현을 가능하게 한다. The phase correction technique by changing the wavelength of the exposure equipment light source is to change the dielectric constant by using the dispersion property inherent to the lens layer according to the wavelength, whereas the metal-dielectric composite material method based on the effective medium theory, By adjusting the dielectric constant of the lens layer based on the metal-dielectric composite material without changing the wavelength within the dielectric constant range of various pure materials mixed in a light source having a constant wavelength, it is possible to implement an exposure imaging apparatus using a phase correction technology.
즉, 음굴절률 메타물질에 기반한 노광 이미징 시스템을 구현함에 있어서, 순 물질로 구성되었던 음굴절를 메타물질을 금속-유전체 복합 재료로 교체하는 것에 의해, 고정된 파장에서의 유전율을 인위적으로 설계 및 제어하며, 전자기파 흡수에 의한 이미지 퍼짐 문제로 인해 발생하는 공간주파수 (spatial frequency) 성분들의 위상변화를 보정하여, 이미징 분해능 및 콘트라스트 (contrast)를 향상시키는데 이 용할 수 있다 . That is, in implementing an exposure imaging system based on the negative refractive index metamaterial, the dielectric constant at a fixed wavelength is artificially designed and controlled by replacing the negative refractive index composed of the pure material with the metal-dielectric composite material. In order to improve the imaging resolution and contrast, it is possible to correct the phase shift of spatial frequency components caused by the image spreading problem due to the absorption of electromagnetic waves. Can be used.
따라서 , 본 발명에 따른 음굴절률 메타물질을 이용하는 노광 이미징 장치의 분해능 개선방법에 의하면, 음굴절를 메타물질의 유전율을 인위 적으로 설계 및 제 어함으로써, 입사파장을 가변시키지 않고도, 양굴절률 물질에 인덱스 불일치 조건 을 부여하여 위상전달함수를 제어함으로써 전자기파 흡수에 의한 이미지 퍼 짐 현상 을 신뢰성 있게 보정할 수 있다. Therefore, according to the method for improving the resolution of an exposure imaging apparatus using a negative refractive index metamaterial according to the present invention, the negative refractive index is artificially designed and controlled by controlling the dielectric constant of the metamaterial, thereby indexing the birefringent material without changing the incident wavelength. By applying a mismatch condition to control the phase transfer function, it is possible to reliably correct the image spread phenomenon caused by the absorption of electromagnetic waves.
이에 따라, 기존의 이미징 장치에, 노광 이미징 장치의 위상 보정 기술을 적 용함에 있어서, 음굴절률 메타물질을 교체하는 간단한 작업에 의 해 이미지 퍼 짐현 상을 제거하고 선명도를 높일 수 있어 , 광원을 교체해야 하는 경제적 부담 없이 , 기존 노광 이미징 장치와의 높은 호환성을 가진다. Accordingly, in applying the phase correction technique of the exposure imaging apparatus to the existing imaging apparatus, it is possible to remove the image spread phenomenon and increase the clarity by simply replacing the refractive index metamaterial, thereby replacing the light source. It has high compatibility with existing exposure imaging apparatuses without any economic burden.
본 발명은 상술한 특정의 실시 예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에 서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명 이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변 형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다. The invention is not limited to the specific embodiments and descriptions set forth above, and various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. It is possible for such modifications to fall within the protection scope of the present invention.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2010-0054817 | 2010-06-10 | ||
| KR1020100054817A KR20110027543A (en) | 2009-09-09 | 2010-06-10 | Active Phase Correction Method Using Negative Refractive Index Metamaterial, Exposure Imaging Apparatus and System Using the Same, and Method for Improving Resolution of Exposure Imaging Apparatus Using Negative Refractive Index Metamaterial |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2011155683A1 true WO2011155683A1 (en) | 2011-12-15 |
Family
ID=45109819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2011/000477 Ceased WO2011155683A1 (en) | 2010-06-10 | 2011-01-24 | Method for active phase correction using negative index metamaterials, exposure imaging device and system using same, and method for improving the resolution of the exposure imaging device using the negative index metamaterials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2011155683A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103289406A (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-11 | 深圳光启创新技术有限公司 | Preparation method of super material substrate and super material antenna |
| CN109901363A (en) * | 2017-12-11 | 2019-06-18 | 中国科学院光电技术研究所 | Negative refraction imaging lithography method and apparatus |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070065069A1 (en) * | 2005-09-19 | 2007-03-22 | Alexandre Bratkovski | Method and apparatus for electromagnetic resonance using negative index material |
| KR20070039169A (en) * | 2004-09-06 | 2007-04-11 | 올림푸스 가부시키가이샤 | Optical device equipped with an optical element formed of a medium exhibiting negative refraction |
| WO2007103077A2 (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Purdue Research Foundation | Negative index material with compensated losses |
-
2011
- 2011-01-24 WO PCT/KR2011/000477 patent/WO2011155683A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20070039169A (en) * | 2004-09-06 | 2007-04-11 | 올림푸스 가부시키가이샤 | Optical device equipped with an optical element formed of a medium exhibiting negative refraction |
| KR20080073795A (en) * | 2004-09-06 | 2008-08-11 | 올림푸스 가부시키가이샤 | Optical elements, optics and optical devices |
| US20070065069A1 (en) * | 2005-09-19 | 2007-03-22 | Alexandre Bratkovski | Method and apparatus for electromagnetic resonance using negative index material |
| WO2007103077A2 (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Purdue Research Foundation | Negative index material with compensated losses |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103289406A (en) * | 2012-03-02 | 2013-09-11 | 深圳光启创新技术有限公司 | Preparation method of super material substrate and super material antenna |
| CN109901363A (en) * | 2017-12-11 | 2019-06-18 | 中国科学院光电技术研究所 | Negative refraction imaging lithography method and apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shalaginov et al. | Single-element diffraction-limited fisheye metalens | |
| Huo et al. | Hyperbolic metamaterials and metasurfaces: fundamentals and applications | |
| KR20110027543A (en) | Active Phase Correction Method Using Negative Refractive Index Metamaterial, Exposure Imaging Apparatus and System Using the Same, and Method for Improving Resolution of Exposure Imaging Apparatus Using Negative Refractive Index Metamaterial | |
| Lassalle et al. | Imaging properties of large field-of-view quadratic metalenses and their applications to fingerprint detection | |
| Pu et al. | Revisitation of extraordinary young’s interference: from catenary optical fields to spin–orbit interaction in metasurfaces | |
| Ghobadi et al. | Strong light–matter interaction in lithography-free planar metamaterial perfect absorbers | |
| Anand et al. | Single-shot mid-infrared incoherent holography using Lucy-Richardson-Rosen algorithm | |
| Bang et al. | Recent advances in tunable and reconfigurable metamaterials | |
| Luo | Engineering optics 2.0: a revolution in optical materials, devices, and systems | |
| Guo et al. | Graphene-based perfect absorption structures in the visible to terahertz band and their optoelectronics applications | |
| Hajian et al. | Active metamaterial nearly perfect light absorbers: a review | |
| US11042073B2 (en) | Tunable graphene metamaterials for beam steering and tunable flat lenses | |
| Xu et al. | All-angle negative refraction and active flat lensing of ultraviolet light | |
| Ji et al. | Broadband absorption engineering of hyperbolic metafilm patterns | |
| Mirshafieyan et al. | Electrically tunable perfect light absorbers as color filters and modulators | |
| US9227383B2 (en) | Highly flexible near-infrared metamaterials | |
| US20220228918A1 (en) | Metalenses for Use in Night-Vision Technology | |
| Xie et al. | A multifrequency narrow-band perfect absorber based on graphene metamaterial | |
| Caillas et al. | Uncooled high detectivity mid-infrared photoconductor using HgTe quantum dots and nanoantennas | |
| Yuan et al. | The compatible method of designing the transparent ultra-broadband radar absorber with low infrared emissivity | |
| Luo | Metasurface waves in digital optics | |
| Zhou et al. | Multi-band terahertz absorber exploiting graphene metamaterial | |
| WO2015170080A1 (en) | Lens array and imaging device | |
| Ullah et al. | Dynamic absorption enhancement and equivalent resonant circuit modeling of tunable graphene-metal hybrid antenna | |
| Casse et al. | Towards three-dimensional and multilayer rod-split-ring metamaterial structures by means of deep x-ray lithography |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 11792594 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 11792594 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |