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实用微纳器件不仅需要制造具有关键功能的高精细微纳结构，同时还需要制造能与外界输入输出信号连接的大面积宏观（精度微米量级，面积在毫米厘米量级）结构，这种多尺度结构并存现象在微纳器件制造过程中是无法回避的现实。基于数字微镜器件(DMD)的无掩模投影光刻技术具有快速、灵活和高效的动态图案生成能力。然而，受曝光光源和投影镜头数值孔径及缩放倍数的限制，传统的DMD投影光刻精度停留在亚微米级别，无法突破衍射极限。 本论文提出一种基于DMD的无掩模光学投影纳米光刻(MLOP-NL)技术，以飞秒激光作为光源，结合高数值孔径油浸物镜。通过调控光场分布，缩小光致刻蚀剂与光束的反应区域，将DMD投影光刻的线宽分辨率推进至32nm，实现了具有跨尺度加工能力（单次曝光面积在百微米以上，曝光精度在几十纳米）的无掩模投影光刻技术，详细解析了MLOP-NL中的理论模型和关键技术问题。 具体内容如下: 一、实现MLOP-NL光学系统搭建 建立以400nm波长（800nm倍频）的飞秒激光(脉冲宽度100fs，重复频率80MHz)作为光源，以Tube镜与高数值孔径油浸物镜作为投影镜头的DMD面投影曝光系统，发展了具有高倍投影镜头（100倍）的面投影曝光技术。 二、实现高分辨的面投影曝光技术 针对MLOP-NL技术，我们建立了相关的理论模型，系统的分析了影响线宽的因素。实现了条件可控的MLOP-NL超衍射纳米级光刻。通过对商用非化学放大负性光刻胶(AR-N7520)薄膜(厚度为155nm)进行曝光，实现了具有最小线宽32nm的均匀聚合物线，其特征线宽为波长的十二分之一，首次利用数字面投影曝光技术突破衍射极限。 三、实现跨尺度任意二维结构快速制作 基于MLOP-NL技术，通过精确控制像素大小及曝光剂量，快速制备了各种跨尺度二维结构，如梳齿型微谐振器、阵列波导光栅结构，微流控芯片、扇出型纳米线晶体管(FinFET)等抗刻蚀结构，并实现了批量化厘米量级的大面积结构快速制备。通过建立的无掩模光学投影纳米光刻技术，快速制造出数值孔径NA为0.36并且焦距为114μm的FZP阵列，实验测量FZP对532nm激光的聚焦特性，获得焦点半高宽为1.57μm(1.13λ/NA)，与理论值符合。