基于近场超级透镜的亚波长纳米光刻技术的研究

传统光刻技术因衍射极限无法加工亚波长尺寸的微细结构，所以超衍射极限的微细加工技术一直是人们追求的目标，其研究具有重要的科学意义与应用价值。.本项目提出一种利用近场超级透镜结构来实现超衍射极限的纳米光刻方法，并研究解决其关键技术。项目的研究内容包括近场超级透镜结构超衍射极限成像的物理机制、超级透镜结构的设计与制作、建立光刻实验系统探索近场光刻的实验工艺等。重点解决的关键技术是近场超级透镜结构的光学传递函数、超级透镜结构膜层均匀性的制作工艺和基于近场超级透镜的光刻工艺条件等。研究将从理论分析、模拟彷真和原理性器件的实验等方面对其所提出方法进行验证，并探索其光刻质量改善的有效途径。.此方法满足微纳光、电子学领域纳米结构制作高分辨、低成本加工等诸多特殊要求，可望对极大规模集成电路和微纳光子、电子学的发展有重要的促进作用。

本课题深入分析了光波在超级透镜结构中的传输过程，探索了超衍射极限成像物理机制，研究了表面等离子体对倏逝波多种增强机理，提出了两种长程表面等离子体纳米光刻方案；分析了超级透镜结构的频谱传递能力，论证了在材料参数数值上不匹配的情况下不同倏逝波成像具有不同的焦深；研究了不同结构透镜成像特点，发现了周期性结构成像会引起频率加倍现象，提出优化金属介电常数来提高光刻成像图案的对比度和焦深；编写了多层结构光谱传递数值程序，设计并制作出超级透镜结构；探索了干涉技术和微球自组装技术制作不同尺度掩膜版的理论与实验，开发出一种新型的微球自组装技术，通过透镜结构加工出纳米图案，实现了约七分之一波长的光刻分辨力。. 上述结果论证了超衍射极限光刻成像，对超衍射纳米光学光刻技术进一步发展具有一定的参考作用。