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微纳结构因其具有新颖的光学特性在纳米光电子领域得到了广泛应用。作为常用的微纳结构加工方法,传统激光干涉光刻技术由于受衍射极限的限制,光刻分辨率无法超越四分之一波长。该问题可通过采用更短波长的光源解决,但昂贵的光源限制了该方法的大规模应用。表面等离子体,作为一种超衍射电磁模式,其传输波长远小于相同光子频率下的真空波长。因而,表面等离子体干涉条纹周期将远小于激光干涉条纹周期,表面等离子体干涉光刻技术的分辨率将减小至百纳米以下量级,甚至达到32nm光刻节点,这将为微纳光电子功能器件制备提供一种较为廉价的加工方案。本论文利用表面等离子体波的超衍射特性,开展了突破衍射极限的超分辨深亚波长干涉光刻原理和实验研究。本论文主要内容可以分为三个部分:采用Al/SiO2多层膜构成的双曲色散材料实现深亚波长BPPs（Bulk plasmon polaritons）干涉光刻;设计了并验证了基于BPPs的周期可调的深亚波长干涉光刻;实现了基于Al-PR-Al结构的SPs（Surface plasmon polaritons）干涉光刻。具体的研究内容如下:1.基于BPPs的固定周期缩小干涉光刻。Al/SiO2多层膜结构构成的双曲色散材料具有通带形式的光学透过函数,能够实现特定频率光波的筛选。由激发光栅所激发的、满足波矢匹配的衍射级次,可以透过色散材料并在光刻胶内形成大面积、周期性的深亚波长干涉图形。为了提高基于双曲色散材料的干涉光刻中光强效率,我们引入了介质光栅耦合和Al反射场增强技术,同时分析了影响光刻胶内干涉图形均匀性的因素。最后在圆偏光入射情况下,激发四束、六束BPPs,实现了多样化周期性干涉图形的理论仿真,并实验验证了35nm线宽图形的制备工艺。这种基于双曲色散材料的BPPs干涉光刻推动了近场超分辨干涉光刻的发展,在大面积、周期性微纳结构的制备方面具有潜在的应用价值。2.基于BPPs的周期可调的干涉光刻研究。传统干涉光刻具有周期可调的优势,但却受制于衍射极限分辨率仅为1/4波长。而对于固定结构的SP光刻,由于激发模式的固定,光刻的分辨率也是固定的无法任意调节。本文中,我们提出了一种基于BPPs的周期可调的深亚波长干涉光刻。通过简单地调节入射角度,BPPs模式的波矢也可以实现连续调节,并透过双曲色散结构形成周期可调的干涉图案。这种方法克服了传统SP光刻中周期不能灵活调节的缺陷,同时可以达到深亚波长尺寸的光刻线宽分辨率,扩展了灵活制备周期性微纳结构的方法。3.深亚波长SP干涉光刻研究。本文提出了基于Al-PR-Al结构的分离式SP干涉光刻,实验上获得了32nm线宽的周期性光刻图形。该分离式干涉光刻方法,一方面降低了光刻工艺难度,另一方面延长了掩模的使用寿命,可实现光刻成本的有效控制。