自由光瞳照明技术是28 nm及以下节点浸没光刻机中一种重要的光刻分辨率增强技术,其通过微反射镜阵列(MMA)调整光束的角谱来实现任意照明模式, MMA角位置分布对自由光瞳照明技术的应用具有重要的意义。提出了基于遗传算法的MMA角位置分布算法,该算法相比基于模拟退火算法的MMA角位置分布算法,迭代速度提高了10倍以上,并且该算法得到的MMA角位置分布可精确复现目标光瞳强度分布。光刻性能仿真结果表明,对于数千种光刻胶曝光图形,算法光瞳和目标光瞳的光刻胶曝光图形不对称性分布的方均根(RMS)值基本一致,关键尺寸差异分布RMS值均小于0.5 nm。

在对散射介质散射特性进行分析的基础上，提出了一种对散射介质中物体进行单像素成像的方法，基于数字微镜阵列和单点探测器，设计并搭建了相应的单像素成像系统。通过对数字微镜阵列加载一系列具有不同相位的条纹图案，采集对应的光强信息，结合图像恢复算法，实现了对位于散射介质中的物体成像。为了去除噪声，分析了噪声的来源，设计了滤波器对所拍摄的物体图像进行滤波处理，图像质量得到了显著提高。与传统散射介质成像系统相比，该系统结构简单，无需复杂的标定过程，在多个领域具有应用前景。

光源掩膜协同优化是45 nm节点以下浸没式光刻提高分辨率的重要途径之一，为了重构其优化后输出的像素级光源，提出了一种基于可寻址二维微反射镜阵列的新型照明模式变换系统设计方法。分析了减少重构光源所需微反射镜数量的原理，结合成像与非成像光学，利用柱面复眼透镜，获得了入射到微反射镜阵列上的非均匀的特定光强分布，基于此光强分布对微及射镜二维偏转角度进行了模拟及优化，并对该照明模式变换系统进行仿真，结果表明，光瞳重构精度小于2.5%，X，Y 方向光瞳极平衡性小于0.5%，Prolith中重构光源的曝光性能仿真结果满足要求。与类似的系统相比，该系统仅用不足4000个镜单元即可达到设计要求，适用于集成度高的下一代浸没式光刻系统。

以印刷微镜的反射亮度、反射稳定性和CMYK颜色模式为基础, 建立了一种新型的CMYK印刷微镜结构模型。利用微镜表面函数的雅可比行列式和梯度函数, 对模型的表面反射亮度和稳定性进行了分析评价。结果表明: 该结构模型表面函数的雅可比行列式近似为0, 梯度函数随坐标变化而变化。因此, 此结构模型表面的反射光具有足够大的亮度和稳定性, 适用于创建基于位置和角度变化来改变光变图案反射密度的光学防伪效果。设计了一幅由不同CMYK印刷微镜组成的防伪光变图案, 模拟了该防伪图案的印刷微镜阵列结构。

在高分辨光学光刻技术中，光瞳整形技术针对不同的掩模图形产生特定的光瞳光强分布模式，从而实现分辨力增强，获得更好的成像性能。概述了高分辨率投影光刻机照明系统中基于衍射光学元件(DOE)、微透镜阵列(MLA)和微反射镜阵列(MMA)的3种光瞳整形技术，并对这些技术的工作原理、设计制作方法和性能特点进行了归纳与总结。

为了在限定驱动电压下获得大镜面尺寸、大扭转角度的微镜阵列, 提出了一种多台阶平板静电驱动结构的微镜阵列。理论分析了多台阶平板结构与平行平板结构在静电驱动时的区别。研究了多台阶平板结构的制作工艺并采用体硅加工工艺制作了多台阶平板静电驱动的微镜阵列, 获得了微镜面尺寸达到600 μm×200 μm, 包含52个微镜面排布, 占空比高达97%的微镜阵列。测试表明, 制作的微镜面结构在驱动电压为164 V时可以实现最大1.1°的扭转角度, 相对于传统的平行平板静电驱动结构大大降低了驱动电压。

微列阵光学元件的质量评价是光学测量中的一项新课题.将传统的刀口检测技术进行数字化改进后,用于微光学元件的面形检测,具有实时、定量、精度高的特点,在光学元件质量评价中有着重要意义.介绍了应用数字刀口检测反射式微镜列阵面形质量的原理和实验装置,详细论述了对CCD采集的阴影图进行图像处理的关键步骤:(1)精确测定每个像素的暗场阈值所对应的刀口位置;(2)确定与像素相应的面形区域的倾角误差;(3)对面形进行重构.最后结合具体实验进行了分析和讨论,实验所测得的面形误差为nm量级.