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无掩膜光刻依靠空间光调制器调制光束，将数字化图形投影至光刻胶表面，光束光场分布直接决定曝光剂量均匀性，视场内剂量不均会造成同一批次样品、同一片基底不同位置线宽差异过大，是微纳加工中典型的工艺难题。光源原始光强分布大多呈现中心高、边缘低的高斯分布特征，经过光学镜头、DMD 微镜阵列传输后，光场不均匀性会进一步放大。视场中心区域接收能量偏高，容易出现过曝，光刻胶去除量偏大，图形线宽小于设计值；视场边缘曝光能量不足，发生欠曝，显影后图形保留过多，线宽偏大，整片基底上线宽离散度超标，无法满足器件加工指标。

除光源本身特性外，光学镜片污染、镜头镀膜老化、光路偏移，都会加剧光场分布失衡。长时间使用后，光学窗口表面附着细微污染物，局部透光率下降，会在曝光视场内形成不规则的暗斑，对应区域曝光剂量不足。环境温湿度变化会引起光学元件微小形变，改变光束传输路径，进一步破坏光场均匀性。不同品牌型号的光源、空间光调制器性能参数不同，光强稳定性、单像素响应一致性存在明显区别，选型阶段就需要结合加工图形尺寸、光刻胶灵敏度综合考量。光刻胶本身的感光阈值差异，也会放大剂量不均带来的线宽波动，低工艺窗口光刻胶对曝光能量变化更加敏感。

改善曝光剂量不均匀问题，需要光路校准、软件补偿、工艺匹配同步开展。定期开展光路清洁与光场标定，清洁光学窗口、检查镜头状态，重新校准光束中心位置，消除镜片污染、光路偏移引入的光场偏差。利用设备内置灰度补偿功能，建立视场光强分布地图，对高能量区域降低曝光权重，低能量区域增加剂量，通过数字调制的方式抹平视场内光强差异。工艺参数方面，选用适配的光刻胶，通过预实验确定曝光剂量区间，缩小感光阈值波动带来的影响；同时合理划分曝光视场，避免单次曝光范围过大，降低边缘与中心的能量差。加工过程稳定腔体环境温度，减少光源输出功率漂移。每次大批量试样加工前，制作剂量测试片，检测全视场线宽分布，根据测试结果迭代优化补偿参数，保障整片基底图形尺寸均匀稳定。