基于数字微镜（Digital Mirror Device,DMD）的无掩膜光刻技术,因其独特的数字化图像发生功能和光刻胶特有的紫外选择性曝光特性,可以实现可见即所得的可视化光刻,尤其满足光刻图像灵活多样的科学研究级别光刻仪器需要。近年来,高分辨率、高效率的小型桌面集成一体化是无掩膜数字光刻系统发展的趋势之一。本论文本人针对现有无掩膜光刻系统在硬件及软件上存在的光刻效率低、光刻分辨率低、光刻软件功能单一,以及在后续光刻工艺中存在的问题,提出解决方案并展开工作,主要内容包括:（1）光路优化。针对DMD无掩膜光刻系统光刻效率低的问题,深入研究光路结构与光学元件选型对光刻效率的影响:过多的光路折叠导致光能损失严重、光源强度过低等原因导致光刻效率低。对其中部分光学元件重新选型、以及光路优化,来提高光刻效率,及光刻分辨率。（2）光刻软件功能添加。针对前期搭建的光刻系统控制软件功能单一,在原有基础上添加一些辅助功能,主要包括光刻图形旋转、添加文本标注的功能,以及控制软件坐标记录,光刻图形位置预览等辅助功能。（3）光刻系统性能测试。对优化之后的DMD无掩膜光刻系统进行光刻质量的验证实验,主要测试光刻系统的曝光效率、最小分辨能力、采用摆动光刻技术来改善光刻图形边缘锯齿形,提高光刻分辨能力,以及基于脉冲宽度灰度调制的三维光刻。在300 nm厚的二氧化硅衬底上涂覆AZ MIR 703正性光刻胶,单次曝光面积为1305μm×735μm,仅需0.5s的曝光时间,光刻系统分辨能力达到亚微米级。（4）金属剥离去胶工艺研究。针对金属剥离去胶工艺困难的问题,提出双层胶金属剥离去胶工艺来提高金属剥离去胶的成功率以及最小分辨率的实现。主要研究双层胶的烘烤条件、曝光、显影时间对双层胶结构,及其金属剥离工艺的影响;双层胶金属剥离工艺与单层胶金属剥离工艺的对比。本文在前期搭建的光刻系统基础上进行优化,搭建了一套快速高效、亚微米分辨率、方便适用的小型化无掩膜光刻系统。