自从1958年,美国第一次成功把光刻技术应用于集成电路制造中,光刻技术就在不断发展。光刻技术是用于制作半导体器件和集成电路的,决定着半导体产业的发展。随着光刻线宽精度越来越高,传统有掩模光刻的制造成本也越来越高。基于DLP投影技术的数字光刻技术,使用DMD作为空间光调制器代替掩模板。由于其不需要每次针对光刻图形制造掩模板,从而降低了光刻中的制造成本,并且面扫描的方式能大大提高生产效率,能实现实时、高效率和低成本的图形转移。传统光源如高压汞灯、准分子激光器等,这些光源,有的价格昂贵,有的不够环保,有的不够节能,另外它们体积都比较大,很难实现光刻机照明系统的小型化。而新一代照明光源紫外发光二极管(UV-LED)不仅具有长寿命、低能耗、高光效,并且安全性好、性能稳定等优点。相较于其他传统光源,UV-LED厘米量级的光源尺寸使其成为小型照明系统的理想光源。本文对基于UV-LED光源的数字光刻的光学系统以及动态掩模DMD分别进行了研究。其中光学系统主要为两部分,第一部分是照明系统,包括光源、准直单元和匀光单元,另一部分则是投影系统即投影镜头。首先,简述了DMD的发展过程、结构和工作原理。然后在对DMD的灰度、结构和光学特性分别进行了研究。其次,我们研究了照明系统。明确了UV-LED光源的优势,研究了UV-LED光源的特性。之后分析了常用准直方式的优劣处,介绍了使用柯勒照明方式下的两种常用匀光器件,了解了照明系统的关键参数。再者,选择并采取了透镜作为准直单元、复眼透镜作为匀光单元。在这种情况下,利用复眼透镜对365 nm LED进行了匀光设计,复眼透镜阵列采用近六边形的排列方式,其能基本覆盖圆形光。近六边形阵列相对于方形结构能减少无效透镜数量,因此能更有效地利用透镜发挥匀光效能,并且能减少小透镜的使用数量,降低设备成本。之后用软件分别仿真了采用近六边形、9×9方形透镜的照明系统,并对比了其照度图,结果表明使用近六边形阵列的照明系统照度更为均匀。最后,对投影镜头的特性进行了研究,根据照明系统和DMD利用Zemax软件设计了一组相匹配的投影镜头,其分辨率可以达到2μm,数值孔径NA=0.158,放大倍率为-0.15,光程差小于λ/20,畸变在0.016%以内。之后用近六边形阵列设计的照明系统与数字微反射镜(DMD)、光刻镜头相结合,进行了2μm精度的数字光刻实验,其像面照度均匀,线条清晰且无任何断线,验证了所设计的近六边形排列照明系统和投影镜头的有效性。