光刻技术作为加工半导体器件的核心技术,经历了接触光刻到扫描光刻的发展历程,由于制作成本过高,如何降低成本并探索新的光刻技术成为了研究热点。基于数字微镜器件(Digital Micromirror Device,DMD)的数字光刻技术,使用DMD代替掩膜版,每次光刻时不需要针对光刻图形制造掩膜版,从而降低光刻的制造成本,能够实现实时、高效率的光刻加工,提高光刻技术的灵活性。通过对DMD数字光刻系统工作原理的研究,确立其光学系统由照明系统、分光系统、投影系统三部分组成。照明系统使用复眼透镜作为的匀束及整形器件,以405nm波长的高斯光源作为模拟光源,设计了将不均匀的圆形斑整形为均匀的方形斑照明系统,使用9点采样法对均匀度进行测量,模拟均匀度可达97.6%。根据DMD的工作特性,设计三块全反射棱镜以实现DMD的“开”“关”态光束分离。设计的全反射棱镜可将照明光路与投影光路采用垂直连接的方式进行投影光刻,更便于两者在集成时机械结构的设计,继承并完善DMD型分光棱镜的设计理论。将设计结果代入光学软件模拟,模拟并验证棱镜与照明系统衔接后可实现DMD“开”“关”态光束的分离。为了得到更大的光刻幅面,设计了一款将0.9英寸大小的DMD放大10-14倍的定焦变倍镜头,该镜头为像方远心系统,由9片球面镜组成,工作波长为385nm~415nm,焦距为50mm,F数为3,镜头总长为150mm。通过分别调整镜头的物距和相对应的像距,可满足高精度,小幅面;低精度,大幅面的光刻需求。通过调制传递函数、点列图及场曲畸变等指标对像质进行评价,证明成像质量满足设计要求。对成像系统进行了公差分析,在满足成像需求基础上,具备实际可加工性。通过对设计的镜头进行实际检测与整套数字光刻系统进行组装,验证并实现数字光刻。