無掩膜光刻依靠空間光調制器調制光束，將數字化圖形投影至光刻膠表面，光束光場分布直接決定曝光劑量均勻性，視場內劑量不均會造成同一批次樣品、同一片基底不同位置線寬差異過大，是微納加工中典型的工藝難題。光源原始光強分布大多呈現中心高、邊緣低的高斯分布特征，經過光學鏡頭、DMD 微鏡陣列傳輸后，光場不均勻性會進一步放大。視場中心區域接收能量偏高，容易出現過曝，光刻膠去除量偏大，圖形線寬小于設計值；視場邊緣曝光能量不足，發生欠曝，顯影后圖形保留過多，線寬偏大，整片基底上線寬離散度超標，無法滿足器件加工指標。

除光源本身特性外，光學鏡片污染、鏡頭鍍膜老化、光路偏移，都會加劇光場分布失衡。長時間使用后，光學窗口表面附著細微污染物，局部透光率下降，會在曝光視場內形成不規則的暗斑，對應區域曝光劑量不足。環境溫濕度變化會引起光學元件微小形變，改變光束傳輸路徑，進一步破壞光場均勻性。不同品牌型號的光源、空間光調制器性能參數不同，光強穩定性、單像素響應一致性存在明顯區別，選型階段就需要結合加工圖形尺寸、光刻膠靈敏度綜合考量。光刻膠本身的感光閾值差異，也會放大劑量不均帶來的線寬波動，低工藝窗口光刻膠對曝光能量變化更加敏感。

改善曝光劑量不均勻問題，需要光路校準、軟件補償、工藝匹配同步開展。定期開展光路清潔與光場標定，清潔光學窗口、檢查鏡頭狀態，重新校準光束中心位置，消除鏡片污染、光路偏移引入的光場偏差。利用設備內置灰度補償功能，建立視場光強分布地圖，對高能量區域降低曝光權重，低能量區域增加劑量，通過數字調制的方式抹平視場內光強差異。工藝參數方面，選用適配的光刻膠，通過預實驗確定曝光劑量區間，縮小感光閾值波動帶來的影響；同時合理劃分曝光視場，避免單次曝光范圍過大，降低邊緣與中心的能量差。加工過程穩定腔體環境溫度，減少光源輸出功率漂移。每次大批量試樣加工前，制作劑量測試片，檢測全視場線寬分布，根據測試結果迭代優化補償參數，保障整片基底圖形尺寸均勻穩定。