光刻技术是集成电路制造的核心技术,它的刻蚀线宽在半导体技术节点的推动下不断缩小,同时掩模板的成本和制作周期大幅增加,导致光刻生产的流程复杂且成本高昂。近年来一些无需掩模板的光刻技术飞速发展,其中基于空间光调制器(SLM)的光刻技术受到业界的广泛关注。数字微反射镜器件(DMD)有灵活、高速、分辨率高等优点,将它当作SLM来生成“数字掩模”,不仅能省去掩模板及其制作设备的成本,而且提高了光刻的灵活性和工业生产效率。该技术具有低成本、高效、结构简单等特点,在微加工领域有广阔的应用前景。本文以光刻中的曝光成像系统为重点,进行了DMD成像模型、误差的自适应校正以及快速曝光方案等技术研究,充分利用了DMD的掩模图形数字化的特点,对后续的光刻设备研发具有指导意义。主要研究内容包括:1.对曝光成像系统各个部分的器件选择和方案设计进行研究,并针对系统中DMD具有衍射效应的问题,建立了一个部分相干曝光成像模型。该模型考虑了DMD微镜的微观结构,侧重于其衍射成像效果的模拟,主要用于系统成像的去栅格化分析。2.针对传统步进扫描式曝光在大区域光刻时出现的机械误差源较多且曝光速度较慢等问题,提出一种高速的连续扫描式曝光方案。该方案采用行内扫描、行间步进的移动方式,同时在DMD上高速刷新二值曝光图像。对所提方案的成像原理和曝光量控制进行了深入地研究和论证。仿真结果表明,该曝光方案可行且成像表面较为平滑。3.针对本文所提连续扫描式曝光方案在实现过程中的行间拼接误差问题,提出一种基于曝光量控制的自适应扫描拼接方法。该方法根据光栅尺反馈的误差值来切割曝光图形,随后借鉴传统的灰度拼接算法,通过控制衬底单元在扫描过程中的被曝光次数,实现拼接区域的曝光量渐变分布。仿真结果表明,该拼接方法能根据误差反馈值自动地调制曝光图形,从而改善拼接处的图形质量。4.针对搭建光刻系统实验平台时出现的DLP6500存储空间不足的问题,同时为了降低设备成本、简化曝光流程,提出了基于视频流来传输曝光数据的解决方案。本文结合该解决方案,搭建实验平台并设计上位机软件,对所提的连续扫描曝光方案进行软硬件验证。实验结果表明,该曝光方案可以用于实际生产。