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无掩膜光刻机采用数字光调制方式，依靠紫外光源、匀光组件与投影镜头，将调制后的光斑投射到光刻胶表面，曝光剂量直接决定图形的线宽、侧壁形貌。实际加工中经常出现同一块基板上，不同位置图形线宽差异明显，同一根线条中间与两端尺寸不一致，根源大多来自曝光光斑均匀性不足，也是影响工艺重复性的关键因素。

理想状态下，照射到 DMD 微镜阵列的光场强度分布均匀，基板上每个位置接收到的曝光剂量保持一致。但实际光源输出多为高斯分布，中心光强大、边缘偏弱，即便配置匀光组件，随着设备使用，光学元件会逐步衰减。一方面，光源本身存在功率漂移，紫外 LED 或者激光器随工作时长增加，发光强度出现衰减，不同区域光强分布发生改变；另一方面，光路中的窗口镜片、匀光棒、投影镜头表面沾染光刻胶挥发物、灰尘，会造成局部透光率下降，光场出现明暗斑块，直接导致基板不同位置曝光剂量不均衡。

当光斑均匀性变差，曝光区域中心位置光刻胶接收剂量偏高，容易发生过曝，线条宽度偏大；而视场边缘光强不足，曝光剂量不够，出现欠曝，显影之后图形收缩、断线。尤其对于灵敏度窗口窄的光刻胶，这种现象会被进一步放大，哪怕很小的光强波动，都会带来明显的线宽变化。除此之外，基板表面不平整、光刻胶旋涂厚度波动，会叠加光场不均匀的影响，让线宽偏差更加难以判断，很多时候容易误判为光刻胶工艺问题，忽略光路故障。

改善光斑均匀性，首要工作是定期检查光路，清洁光学窗口、镜头表面污染物，操作时严格遵循规范，避免划伤光学镀膜。定时监测光源输出功率，记录光场分布数据，当均匀度指标下降到阈值以下，重新做匀光校准，必要时评估光源老化状态。在工艺调试阶段，针对当前光场分布，使用软件做曝光剂量补偿，对视场边缘区域适当提升曝光时间，抵消光强衰减带来的影响。

同时要控制环境温度，温度变化会改变光学元件折射率，间接破坏光场均匀性。正式加工前，可先在空白基板上做光场均匀性测试，获取不同位置的线宽数据，建立剂量修正模型。保持光路维护与光源状态监测，才能稳定控制线宽一致性，保障微纳器件的加工良率。