近年来，微机电系统(MEMS)的迅猛发展和广泛的应用推动了微细加工技术的不断改进和提高，厚层抗蚀剂光刻技术继承了IC加工技术的优点，工艺简单，成本低廉，而且可以直接制作微系统中的一些受力元件，因此该技术受到愈来愈广泛的重视和应用。 厚层抗蚀剂光刻是一种制作深浮雕结构的技术，所用的抗蚀剂厚度为2微米到上百个微米。在这种技术中，其实验工艺与传统的薄胶光刻工艺有所区别，影响厚胶光刻成像的因素也较为复杂。随着MEMS的应用发展，高深宽比、结构愈来愈复杂的新型MEMS需要被设计和加工，厚胶光刻过程的模拟成为降低MEMS研制成本和加快研制速度的必需手段。然而，已有的薄胶光刻模拟软件较少考虑到厚胶光刻的特殊性，导致厚胶成像模拟结果与实验结果相符得不很好。因此从理论上建立适于厚抗蚀剂光刻过程模拟新的理论模型对于研究厚胶光刻图形传递机理，发展厚胶光刻术有重要的意义。 光在胶内的衍射或散射是影响厚胶光刻质量的一个重要原因。本文基于基尔霍夫标量衍射理论和衍射角谱理论，建立了可较为真实地描述接触式＼接近式光刻中厚胶光场分布的有效方法，分析了掩膜的线宽、掩膜到抗蚀剂表面的距离以及抗蚀剂的厚度对光场分布的影响；曝光过程抗蚀剂内所形成的潜像是影响最终光刻图形质量的关键，如何确定曝光后厚层光致抗蚀剂内的PAC浓度，建立适合计算分析厚胶潜像的物理模型十分重要。基于抗蚀剂的光化学反应动力学理论，我们深入研究了曝光过程中的非线性因素(包括工艺及其稳定性)对厚胶光刻成像的影响。针对厚层抗蚀剂在曝光过程中介质折射率发生变化及曝光参数随抗蚀剂厚度变化的特点，考虑厚胶内光的衍射或散射，扩展了DILL模型曝光参数定义范围，提出适合于厚胶曝光过程模拟的增强DILL曝光模型；并开展了厚抗蚀剂曝光参数测量实验，用统计理论中的趋势面分析方法归纳演绎了曝光参数随抗蚀剂厚度和工艺条件的变化规律；最后，根据新的厚胶曝光模型和琳CK显影模型编制了厚胶光刻模拟软件，分析了抗蚀剂曝光后光刻图形的潜像分布，及厚抗蚀剂光刻图形的一些特点，为厚胶光刻实验研究提供指导性依据。关键词:厚层光致抗蚀剂，光刻，曝光，非线性，统计方法，模拟