为了满足凹球面光刻所需的曲面网栅掩模的需求，建立了凸球面激光直接写入系统用于制作曲面网栅掩模。该系统目前支持最高±20°的基片倾斜，结合加工时的曝光量修正算法，在口径为50 mm、曲率半径为51.64 mm的凸球面基底上制作了矩形网栅图案，并结合双摆台联动在凸面上制作同心圆环图案。实验结果表明，现有凸球面直写系统初步具备加工凸面网栅掩模的能力，为后续的曲面掩模光刻打下坚实基础。

A novel direct writing technique using submicron-diameter fibers is presented. This technique adopts contact mode in the process of writing, and submicron lines with different widths have been obtained. Experimental results demonstrate that the resolution of this technique can be smaller than the exposure wavelength of 442 nm, and 380-nm-wide line is achieved. In addition, the distribution of light fields in the photoresist layer is analyzed by finite-difference time-domain method.

提出了一种利用微纳光纤笔(MNFP)直接写入亚微米线条的技术,利用微纳光纤笔在光刻胶表面接触式扫描,从而曝光产生亚微米线条。热熔拉伸和湿法刻蚀两步工艺相结合的新方法被用来制做微纳光纤笔。实验研究表明,直写分辨率可以达到稳定的200 nm线宽。这一分辨率已经突破了曝光波长(442 nm)的衍射极限。结果也显示了,通过改变光强,微纳光纤笔可以直写曝光出亚微米范围内宽度可变的线条。

提出了一种光刻胶厚度测量方法，即双光谱法。采用AZ4620 正型光刻胶甩胶于平面玻璃基片，以椭偏仪测量的结果为基准。通过双光谱法的测量，检测经过基片的出射光相对入射光强度的变化，达到测量胶厚的目的，结果偏差在2%以内。与传统的膜厚检测方法相比，有计算方法简便，可操作性强等优点。针对光刻胶有曝光的特性，双光谱法更适合于胶厚检测。

为提高激光直写调焦系统的稳定性和响应速度,从弹性力学角度出发,对调焦执行机构微动台进行了力和位移关系的建模,并全面分析了其动态响应特性,动态特性分析为PID调节提供了理论依据.在PID校正中着重加强微分超前调节作用,缓解了系统相位滞后的问题,从而使系统得到较好的稳定度和响应速度.通过激光直写试验验证调焦系统的调焦精度为0.2μm.

为提高集成光学器件中的多线宽制作效率,提出了基于激光直接写入技术的离焦加工模式,即加工时激光束的聚焦点不落在胶层表面而是在其前方或后方;同时还建立了基于多个加工参量的线宽数学模型。此线宽模型首先假定激光束经物镜变换后,在像方任意离焦面上的能量仍保持高斯分布,其次还考虑了光束动态扫描引起的光斑线度对曝光能量分布的影响,故称其为动态高斯模型。此线宽模型涉及光功率、基片离焦量、光束扫描速度、胶层曝光能量阈值等加工参量。对线宽模型的验证在自行研发的极坐标型激光图形发生器上进行,实验表明：相对于不考虑光斑运动的静态高斯模型,动态高斯模型更为符合实验结果。

一种新的采用基准离焦信号的针孔调焦方案,用于激光直写的自动对焦子系统.通过在离焦曲线上提取参考离焦信号,建立基准离焦判据,它能容易地区分前离焦或后离焦,有效地克服了原有针孔调焦方案难于根据离焦信号来分辨离焦方向的弱点.借助微处理器和模拟电路实现了这一方案,并因此获得了均匀的1μm线宽的线条.

为提高极坐标激光直写设备的性能,设计成全数字化的转台系统,增强了与平台、调焦、光强系统的同步.提出数字锁相积分、可编程PID控制及变周期稳速判据等概念,并应用于转台控制器设计.配合改进的快速光强调制系统,使极坐标激光直写设备具备制作精确环、任意弧和变宽线条的能力.