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无掩膜光刻机在加工微小密集线条阵列时，会出现图形各向异性偏差，平行与垂直方向的线条线宽不一致。现象为相同曝光剂量条件下，横向线条和纵向线条测得临界尺寸存在稳定差值，密集光栅结构不同取向线条的形貌、线宽差异明显，旋转图形后尺寸偏差随之改变，直接影响阵列器件的一致性。不同品牌型号无掩膜光刻机的照明偏振调控组件、偏振消光比参数性能不同，小特征尺寸加工场景下偏振带来的尺寸偏差差距会显著体现。

成因：投影照明系统存在偏振偏好，不同偏振态光线经过 DMD 微镜、投影物镜后的透射效率存在区别；DMD 微镜反射对偏振分量存在选择性衰减，不同走向的光栅图形对偏振光的衍射响应不一致；照明光偏振状态未做匀化处理，视场内偏振分布不均匀，加剧不同方位图形的尺寸差异。

改善方案：配置偏振匀光器件，消除照明光的偏振方向性，保证视场内各方向偏振分量均匀；根据图形取向优化曝光剂量，对不同走向线条设置剂量补偿；降低高相干照明占比，采用部分相干照明模式，减弱偏振衍射效应；开展多方向图形标定，建立各向异性尺寸补偿模型写入曝光软件；设备选型时比对各机型偏振控制与部分相干照明能力，加工多取向微纳阵列优先选择支持偏振匀化的机型。