为满足电子信息产业集成化、微型化的发展需求,高精度微纳米结构制造技术受到了各领域科学研究人员的广泛关注。人们在追求高分辨率的同时,也希望能尽可能地提高生产效率并降低成本。由于光的衍射现象的存在,传统的光学光刻分辨力很难突破光学衍射极限,这很大程度上限制了现代光学系统分辨率的提升。随着表面等离子体(Surface Plasmons,SPs)研究和应用的快速发展,基于SPs的纳米直写光刻技术在突破衍射极限上显现出极大的优势。SPs纳米直写光刻技术具有无需掩膜、简单的系统结构、灵活的刻写方式以及超衍射分辨力等优势,是一种具有很好的开发价值的新型微纳制造技术。本论文来源于开放课题“SPs纳米直写实验平台研制”,根据课题要求设计制作了以Bowtie结构为基础宏观探针,且系统性研究了光的极化方向、曝光量等系列参数对光刻结果的影响,为实现低成本、高重复率以及超分辨率的纳米直写光刻奠定基础。论文的主要工作内容和结果如下:1、提出一种Bowtie+电介质+金属的增强型纳米光刻结构(BIM),并利用CST Microwave Studio(CST)软件数值计算获得了最小特征尺寸为49nm的聚焦光斑,该结构相对于传统结构将最小焦斑尺寸压缩了近62%。同时相对于Bowtie+金属+电介质+金属的增强型纳米光刻结构(BMIM),该结构能有效避免残留的顶层Ag影响光刻图形的呈现。2、理论仿真分析了极化方向对光刻图形质量的影响,结果表明当采用y方向线偏光时,电场主要集中在两个梯形区域;当采用x方向线偏光时,电场主要集中在中间狭缝开孔区域;当采用45°方向线偏光时,电场分布在整个开孔区域,焦斑成Bowtie形。CST仿真结果为实验装置的设计提供理论指导。3、设计制作了以Bowtie结构为基础宏观直探针,以及制备了Pr-Ag记录结构。4、搭建实验装置和优化光刻步骤,以便于形成一套完备的光刻系统,为实现高重复率以及超分辨率的纳米直写光刻奠定基础。5、通过实验验证了极化方式的确能影响光刻图形质量,且实验结果与理论数据趋势一致且接近。进一步地,实验呈现了不同曝光量的超分辨光刻结果,得到了小于100nm的特征小孔,证明了本文所设计搭建以刻有Bowtie形孔径的宏观探针为基本工作单元的光刻系统是可以实现超分辨光刻的。