光刻是制造大面积集成光电器件最常用的技术。然而，由于传统光刻技术的分辨率无法突破衍射极限，传统光刻技术已不能满足超高密度集成器件加工的需求。针对这个问题，本文开展了基于表面等离子体激元的超衍射极限光刻研究。研究内容包括表面等离子体干涉光刻、超透镜成像光刻和基于金属透镜的光束直写光刻三部分。取得的主要研究成果如下：1.提出了一种基于表面浮雕金属光栅的表面等离子体干涉光刻方法。数值模拟结果表明，当使用248nm波长的照明光时，这种光刻方法可以产生半节距分辨率为28.2nm的周期性图像。这种光刻方法可以用低分辨率的掩模板制作超衍射极限分辨率的大面积图形。2.设计了一种基于沟槽-狭缝结构的表面等离子体定向激发器，并提出了一种基于这种激发器的表面等离子体干涉光刻方法。数值模拟结果表明，当使用365nm波长的照明光时，这种光刻方法可以产生半节距分辨率约49.4nm的周期性图像，并且周期性图像的产生范围可以通过调节所使用的两个沟槽-狭缝表面等离子体定向激发器之间的距离进行控制。这种光刻方法可以在目标光刻区进行选择性光刻。3.提出了一种深紫外耦合表面等离子体干涉光刻方法。数值模拟结果表明，当使用193nm波长的照明光时，这种光刻方法能够产生半节距分辨率为14.6nm的周期性图像。研究得出，如果使用折射率为1.8的高折射率光刻胶，这种光刻方法能够产生半节距分辨率为12.9nm的周期性图像。这种光刻方法的半节距分辨率首次突破了15nm。该研究为开展亚13nm分辨率光刻技术的研究提供了新的思路。4.提出了一种增强金属超透镜成像光刻性能的方法。数值模拟结果表明，这种方法可以增大金属超透镜的工作距离并同时提高光刻胶中所成超衍射极限分辨率的图像的质量。5.提出了一种金属超透镜-双曲透镜组合成像光刻方法。数值模拟结果表明，当使用365nm波长的照明光时，这种光刻方法可以在光刻中产生缩小倍数为2.2、半节距分辨率约36nm的图像。由于这种光刻方法可以完成超衍射极限缩小成像光刻，因此它可以用低分辨率的掩模板制作超衍射极限分辨率的图形。6.设计了一种双纳米条金属透镜，并提出了一种基于这种金属透镜的光束直写光刻方法。数值模拟结果表明，当使用365nm波长的照明光时，这种光刻方法可以在距离双纳米条金属透镜50nm处的光刻胶中产生特征尺寸小于180nm的图像。由于这种光刻方法是无掩模非接触式光刻方法，因此它可以解决高分辨掩模板难于制造的问题。7.设计了一种空间复用啁啾光栅金属透镜，并提出了一种基于这种金属透镜的光束直写光刻方法。数值模拟结果表明，当使用365nm波长的照明光时，这种光刻方法可以在距离金属透镜1μm处的光刻胶中产生特征尺寸约230nm的图像。由于空间复用啁啾光栅金属透镜具有较大的焦长，因此这种光刻方法可以实现较远距离的高分辨率非接触光刻。