近年来,无掩模数字光刻技术在微电子及相关领域有着广泛应用,以低成本、便捷、灵活性高等特点,成为光刻业界研究的热点。但是在微光学器件制作生产过程中,常常会出现光刻图形边缘模糊、工件结构不规整、成像质量差等问题。在此背景下,本论文结合DMD(Digital Mirror Device)无掩模光刻系统的优势和理论特性,提出了一种基于多像素扫描调制的数字光刻方法,从理论和实验进行研究探索,用以改善数字光刻成像质量。主要研究内容包括:1、通过对多像素扫描调制移动光刻技术的理论研究,分析得出扫描步长、扫描步数及相对倾斜角θ与子像素阵列之间的映射关系。接下来应用计算机仿真开展的验证性实验也证明了多像素扫描调制移动光刻技术在改善成像质量上的可行性,同时根据对均方根误差分析得出扫描步数和相对倾斜角θ对成像质量存在影响。2、结合多像素扫描调制移动光刻技术的理论研究,提出了一种利用多像素扫描调制移动光刻技术制作任意3D微结构的新方法,为简捷、快速地制作微结构器件提供了一种新思路。通过理论分析及公式推导得出目标剂量分布和累积剂量分布的数学表达式,以微透镜数字掩模设计为例,分别讨论了数字掩模设计、曝光区域优化及图形边缘优化处理的方法。多像素扫描调制数字光刻方法能够克服诸多缺点,如制作工艺繁琐、设计灵活性小、稳定性差等,并且能够很好的规避多次扫描曝光中周期长及台阶问题对3D微结构面形的影响。3、简单介绍了多像素扫描调制系统中的一些重要组成部分,以及对光刻工艺步骤进行了简要说明,同时开展了单张掩模单方向移动扫描实验、多像素单方向扫描制作微透镜实验及多像素单方向曝光区域优化处理制作微透镜实验。从实验上证明了多像素扫描调制移动光刻方法的可行性,同时分析不同曝光时间下测量轮廓与理想轮廓之间的均方根误差,也从另一个角度确定了该方法的制作精度。