本论文研究了无掩膜光刻调焦系统的光学原理与设计,还研究了可变线宽的离焦光刻理论,此外也对无掩膜光刻系统的实现和应用进行了分析。 在调焦方案的选择方面,首先对基于能量信息的离焦信号进行了稳定性分析,然后分别研究了基于四象限探测器的象散调焦法和基于单象限探测器的共焦调焦法,最终选择采用基于二象限探测器的离轴调焦方案。论文对此新方案进行了详尽的研究和分析,包括离焦信号的算法、光学参数的优化、光斑椭圆化、微动台的物理模型等。 在离焦光刻与线宽相互关系的理论方面,首先建立激光束动态扫描的线宽数学模型,然后提出了三大离焦—线宽模型,它们是:均匀线性模型、静态高斯模型及动态高斯模型。此外,还探讨了过曝光理论与稳定线宽的相互关系。这些理论或模型都得到了实验较好的支持。 在无掩膜光刻系统的实现和应用方面,研究了微位移执行器、动态离焦源、调焦动态特性、系统硬件、系统软件,以及在制作旋转对称图形上的应用等等。