一种光栅辅助纳米成像的光刻方法

摘要

本发明提供一种光栅辅助纳米成像的光刻方法，纳米物体或纳米图形掩模位于物方区域，在纳米物体或纳米图形掩模前放置一物方光栅，该光栅作用在于将高频倏逝波转化为传输波；在物方光栅外的远场区域放置一光学成像镜头组，利用该镜头组实现对光场分布投影成像。在光学成像镜头组另一侧放置一像方光栅，将传输波转化为高频倏逝波，最后在像方光栅下的成像区域成像。本发明利用两个光栅对传输波和倏逝波进行转化，同时利用光学成像镜头组实现对光场分布投影成像，得到了亚波长尺度的成像，突破了常规超衍射材料近场限制，物像空间位置关系可处于远场范围，且视场不受限于超衍射材料的损耗、加工困难等因素，拓展到与传统成像光学系统视场相当的尺寸。

主权项

一种光栅辅助纳米成像的光刻方法，其特征在于：在纳米物体或纳米图形掩模下方放置一个用于频谱转换的物方光栅；在物方光栅下安装一个对光场分布投影成像的光学成像镜头组；在光学成像镜头组下方放置一个用于频谱转换的像方光栅；所述的物方光栅和所述的像方光栅分别放置在所述的光学成像镜头组的物面和像面处；像方光栅下为像方区域；从而纳米物体或纳米图形掩模与对应的像方区域的成像分别位于物方光栅和像方光栅的远离光学成像镜头组的一侧，分别对应于物方区域和像方区域，波长为λ的照明光从物方区域照射；所述的照明光为偏振光；纳米物体或纳米图形掩模的透射光场与光学成像镜头组之间利用物方光栅进行空间频谱信息转换；在纳米像场和光学成像镜头组之间则利用像方光栅进行空间频谱信息转换；物方光栅周期为d_up＝d₁+d₂＝2π/k_go＝2π×M/k_gi；物方光栅介质材料之间空气间隔d₁；物方光栅介质材料的宽度d₂；像方光栅周期为d_down＝d₃+d₄＝2π/k_gi，其中M为光学成像镜头组的放大倍率；像方光栅介质材料的宽度d₃；像方光栅介质材料之间空气间隔d₄；k_gi为像方光栅所对应倒格矢，且满足关系NA×k₀+k_gi＝n×k₀；k_go为物方光栅所对应倒格矢；NA为光学成像镜头组的数值孔径；k₀为照明光的真空波矢k₀＝2π/λ；n为物方区域和像方区域材料折射率；纳米物体或纳米图形掩模与物方光栅之间的距离满足：h₁<S_o×tan(NA/M+k_gi/(k₀×M))；纳米像场与像方光栅之间的距离满足：h₄<S_i×tan(NA+k_gi/k₀)，其中S_o和S_i分别为物方光栅和像方光栅视场；所述的光学成像镜头组为O₀面和I₀面之间实现光场复函数共轭成像关系的光学成像系统；纳米物体或纳米图形掩模包含有传输波信息和倏逝波信息，倏逝波信息可通过物方光栅衍射后转化为传输波信息并进入物方光栅和光学成像镜头组之间的空气区域，通过光学成像镜头组对光场分布投影后，传输到像方光栅，传输波通过像方光栅衍射后又转化为高频倏逝波，最后在像方区域成像。