[发明专利]一种超长工作距表面等离子体超衍射光刻装置及方法

权利要求书

1.一种超长工作距表面等离子体超衍射光刻装置，其特征在于：该装置包括：石英棱镜(2)、金属薄膜(3)、光电转换材料膜层(4)、产生聚焦磁场的线圈(5)、加载加速电场的金属电极(6)、光刻基片(7)和光刻胶膜层(8)，其中，紧靠石英棱镜(2)的底面依次为10-40nm厚度的金属薄膜(3)和10-50nm厚度的光电转换材料膜层(4)，石英棱镜(2)放置在涂敷有电子光刻胶(8)的光学基片(7)表面上方，石英棱镜(2)与光学基片(7)之间为真空环境，并分布有均匀的恒电场和恒磁场，所述的恒电场由金属薄膜(3)上带的负电荷和加载加速电场的金属电极(6)上带的正电荷共同产生，同时金属薄膜(3)可以实现表面等离子体波干涉，所述的恒磁场由产生聚焦磁场的线圈(5)产生。

2.根据权利要求1所述的超长工作距表面等离子体超衍射光刻装置，其特征在于：所述金属薄膜(3)在照明光照射时可以实现表面等离子体波干涉。

3.根据权利要求4所述的超长工作距表面等离子体超衍射光刻装置，其特征在于：所述光的波长选择包括汞灯i线、g线、248nm、193nm、157nm紫外光源波长，以及可见光频段的激光光源波长。

4.根据权利要求1所述的超长工作距表面等离子体超衍射光刻装置，其特征在于：所述光电转换材料为金属光电材料、或金属化合物光电材料、或复合金属化合物光电材料，要求光电转换材料的电子溢出功小于照明光子能量，同时二者之间的差值在1eV以内。

5.根据权利要求2所述的超长工作距表面等离子体超衍射光刻装置，其特征在于：所述静电场和静磁场方向均垂直于电子光刻胶表面，所述光学基片和棱镜之间的空间，电场和磁场分布不均匀性小于5％。

6.一种超长工作距表面等离子体超衍射光刻装置的制作方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤(1)、在棱镜底面沉积一层金属薄膜，然后在金属薄膜下方沉积一层光电转换材料膜层；

步骤(2)、将涂敷有电子光刻胶的基片放置在金属板表面，基片表面与棱镜底面平行；

步骤(3)、以基片下方的金属板为正电极、棱镜底面的金属薄膜作为负电极，加载直流电压，在棱镜底面和光刻胶上表面之间的空间形成加速电场，电场方向垂直于光刻胶表面；

步骤(4)、在基片和棱镜周围引入电感线圈，在棱镜底面和光刻胶上表面之间的空间产生磁场，磁场方向垂直于光刻胶表面；

步骤(5)、光从棱镜两侧入射照明，在棱镜底面金属薄膜上及金属薄膜表面附近区域形成表面等离子体纳米干涉条纹光场分布；其中在光电转换材料膜层中的干涉光场，转化为溢出电子；

步骤(6)、溢出电子在外加加速电场作用下，获得垂直于光刻胶表面的加速度，在聚焦磁场作用下，电子以螺旋成像运动方式聚焦到电子光刻胶表面，光刻胶感光和显影后，获得周期纳米线条图形。