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无掩模数字光刻技术的发展,给光刻领域带来了极大的创新。它的技术原理是在DMD微镜上显示数字掩模图形,可以有效的避免掩模版制作昂贵的问题。但是数字光刻技术在制作微光学器件的过程中,会出现制作结构不工整,边缘不光滑,光刻分辨率低下等问题。鉴于以上原因,依据DMD数字光刻技术的原理特性,本论文提出了超像素调制光刻技术,主要研究了轴向超像素调制和多像素移动调制两种方法,目的在于提高数字光刻分辨率,改善数字光刻成像质量。1.轴向超像素调制光刻方法,是基于图形像素的细分,通过DMD单个微镜在基底形成子像素,然后沿轴向移动叠加子像素,即形成超像素阵列,从而提高光刻分辨率。具体技术思路是将DMD上的掩模信息通过精缩物镜投影到位于基底的光刻胶上,该基底是由步长较小的步进电机驱动,DMD的掩模图像是由计算机灵活控制,从而实现以轴向超像素的移动方式进行曝光调制。本论文首先介绍了该方法的技术原理,并进行了原理仿真。再根据其技术特点,搭建了轴向超像素调制光刻系统,最后开展了大量验证性实验,证明了轴向超像素调制光刻方法改善数字光刻成像质量的可行性。2.多像素移动调制光刻方法,是将灰阶图像通过精缩物镜成像在涂敷了光刻胶的基底上,而基底与DMD平面成一定角度,通过移动二维工件台,并自由切换DMD上的显示图像,在基底上以多像素移动的方法进行曝光调制,目的是得到更小光刻分辨率的微结构。这种方法是利用图形多像素的细分原理,通过单个微镜在基底形成相同大小的子像素,然后移动叠加子像素形成多像素整列,从而改善成像质量。在具体研究中,首先从理论上对该方法进行了原理分析;然后利用多像素移动调制的特点,自行设计了一套可以自由驱动基底偏转,以任意角度移动的光刻系统。最后以制作微透镜为例,提出了多像素移动调制光刻数字掩模的设计方法,从而验证了该方法可以改善数字光刻成像质量的可行性。