为提高微压印中抗蚀剂的复型精度，利用POLYFLOW，基于流固耦合方法对常温压印过程中抗蚀剂的流动进行了有限元模拟，系统地分析了抗蚀剂的初始厚度，留膜厚度，模具的深宽比，占空比，模具下压速度等因素对抗蚀剂流动填充的影响规律。搭建了压印的可视化实验平台，通过该平台对不同工艺条件(包括抗蚀剂的初始厚度，留膜厚度以及模具的下压速度)及软模具结构(深宽比，占空比)下抗蚀剂的流动填充过程及其填充形貌进行了实时观测，并与数值计算结果进行比较。结果表明，在不影响填充效率的情况下，采用低速下压(≤1 μm/s)方式，在占空比>0.375，深宽比<2时，填充度可达到90%以上。仿真和实验验证了优化的压印工艺条件和模具结构。另外，本文还引入了增加模板特征高度预留量的概念，可进一步提高复型精度。

在综合分析了多种线性及非线性畸变后,建立了三次多项式图像系统畸变模型.采用基于控制点偏差目标函数最小优化法进行畸变模型的求解,并通过计算自标定偏差均方差与互标定偏差均方差对标定结果进行了评定.结果表明,模型求解误差为0.22 μm,通过校正标记图像几何畸变引入的定位误差由2.5 μm降低到0.25 μm,可实现压印对正系统中标记图像几何畸变的校正,实现精确定位.

压印光刻中套刻需要粗、精两级对正．实验采用一对斜纹结构光栅作为对正标记．利用物镜组观察光栅标记图像的边界特征进行粗对正，其准确度在精对正信号的捕捉范围内；利用光电接收器件阵列组合接收光栅莫尔信号，在莫尔信号的线区进行精对正．由于线性区的斜率大，精对正过程中得到相应x，y方向的对正误差信号灵敏度高，利用高灵敏度对正误差信号作为控制系统的驱动信号，对承片台进行驱动定位，实现精对正．最终使X，Y方向上的重复对正准确度分别达到了±21 nm(±3σ)和±24 nm(±3σ)．

针对在未做隔离保护处理的环境中，基于Michelson干涉原理的激光干涉仪测量系统存在严重的干扰误差，不适合分步式压印光刻纳米级对准测量的要求．采用Edlen公式的分析及计算，不仅在理论上揭示出环境温度、湿度、气压等变化对激光干涉仪测量准确度的影响，而且证明影响测量准确度的最大干扰源是空气流动的结果．通过气流隔离措施和系统测量反馈校正控制器，能够实时补偿激光干涉仪两路信号的相差．最终，测量漂移误差在10 min内由13 nm降低到5 nm以内，满足压印光刻在100 mm行程中达到20 nm定位准确度要求．

针对基于微压印成形三维MEMS器件制造工艺多层压印的需要,开发了一套基于视频图像对正原理的压印光刻对准系统.硬件系统以显微镜头、CCD、图像采集卡和精密工作台为核心组成.为了使系统能适应不同厚度器件的对准,设计了长工作距离的显微镜头并使用透明模板.软件中采用亚像素相关模板匹配算法进行定位运算,算法误差小于0.2μm.通过采用选择有效区域和粗-细搜索法的策略对算法进行优化,提高了运算效率.系统性能实验分析表明,系统分辨精度达到0.2μm,能够满足2μm的对准精度要求.

根据空间坐标组合变换原理,提出在三维形面相邻子区域重合区人为引入空间非共线三点以实现测量对象全形面数字化的方法,分析了测量数据的合成精度,并以光切法三维测量系统作为应用对象进行了实验研究.结果表明,利用该方法实现三维形面分区域测量及后序多片数据拼接,具有速度快、精度高、可操作性强等特点.

提出一种利用高斯光束柱面反射展成法生成光刀的新方法,并导出了光刀几何参数的预估算式。实验表明,采用该方法生成的激光光刀线宽变化小,对比度高,景深大,适合作为主动式三维面形测量用线结构光。