无论是在微机电系统（MEMS）还是集成电路（IC）领域, SU-8厚胶光刻已经成为制造高深宽比结构的主流工艺。为了取代昂贵而耗时的光刻实验, 一套能够良好预测显影形貌, 从而为优化光刻制造提供有效帮助的光刻仿真软件就成为必要而有价值的工具。基于严格电磁场波导法的理论, 给出一种针对SU-8光刻胶在紫外光下的三维光刻仿真模型。利用该模型, 能很好地预测显影后的光刻胶内光强分布和立体形貌。并完成了一系列仿真和实验结果来验证模型的有效性。仿真结果给出横截面光强分布图和显影立体形貌模拟图形, 并与相应的实验结果进行对照。结果验证了本文提出的仿真模型的正确性, 并且表明三维混合模型在保证精确性的前提下, 较之其他仿真算法运算速度更快。

充分利用光刻系统中光源的部分相干特性和一维图形的特性，提出了针对一维版图的快速平面光刻仿真算法。该方法由一维基元图形查表法、最小查找表及其边缘延伸和无切割的大面积版图仿真组成。仿真结果表明，在保证极高准确性的基础上，相比于传统的快速仿真方法，该方法将查找表的建立时间缩短了95%以上、基本图形的仿真速度提高了48%左右、大面积版图的仿真速度提高了70%以上。

通过 PROLITH光刻仿真软件研究了非理想照明光瞳对光刻成像质量的影响以及图形位置偏移量对光瞳偏心的敏感度随数值孔径 NA和相干因子 σ的变化规律。仿真结果表明: 在无像差的理想光学系统中, 光瞳偏心主要影响图形的位置偏移量, 图形的位置偏移量与离焦量成线性关系, 直线的斜率随着偏心量的增大而增大。光瞳偏心对 H-V bias和焦深(DOF)的影响较小。光瞳偏心和极不平衡性两者对图形位置偏移量的综合影响是这两者单独引起的图形位置偏移量的叠加。

研究了照明光瞳非对称性对光刻成像质量的影响。通过PROLITH软件计算了环形与四极照明条件下,光瞳非对称性对图形位置偏移量、曝光图形内水平线条与垂直线条的宽度差、曝光图形上密集线条与孤立线条之间线宽偏差的影响。研究结果表明,光瞳非对称性主要影响曝光图形的位置偏移量,光瞳非对称性引起的图形位置偏移量与光瞳非对称性的大小成线性关系。根据套刻精度的误差分配原则,计算得到光瞳非对称性的容限为5％。