厚胶光学光刻具有工艺相对简单、与现有IC工艺流程兼容性好、制作成本低等优点，是用来制作大深度微光学、微机械、微流道结构元件的一种很重要的方法和手段，具有广阔的应用前景，因而是微细加工技术研究中十分活跃的领域。厚胶光刻是一个多参量的动态变化过程，多种非线性畸变因素的存在，使得对其理论和实验的研究，与薄胶相比要复杂得多。本论文针对国内外厚层光学光刻研究现状，以研究制作高质量大深度微结构元件的相关理论和技术为目标，以厚胶光刻过程的物理、化学机理为基础，从理论到实验工艺进行了较深入的研究。 首先，针对厚胶光刻的特点，基于角谱理论，对抗蚀剂进行分层处理，建立了衍射光场在厚层光刻胶中传输的标量模型。考虑到各分层频率间隔的变化和计算量的要求，提出了快速傅立叶的改进算法。对于光刻图形线宽较小、深宽比较大情形，由于横向上的折射率非均匀分布对光场分布影响不可忽略，利用傅立叶模方法，建立了描述厚层光刻胶内衍射光场形成过程的矢量模型。厚层光刻胶内衍射光场传输的物理模型的建立为准确、快速、有效的模拟厚层光刻胶光刻全过程打下了基础。 然后，编写了模拟厚胶光刻全过程的模拟计算软件，该软件包可以对光刻胶内部衍射光场、光敏化合物空间分布、光刻胶显影轮廓进行二维以及三维模拟，这不仅有利于深入理解厚胶光刻过程机理，而且为光刻过程工艺的优化提供了重要工具。在此基础上，模拟分析了曝光波长、空隙距离及光刻胶吸收系数对光刻胶面形质量的影响。 接着，以AZ P4620光刻胶为研究对象，理论分析了曝光光强对反应速率的