CN103309175B - 光刻机照明系统的级联微透镜阵列的对准装置和对准方法 - Google Patents

Abstract

一种光刻机照明系统的级联微透镜阵列的对准装置和对准方法，该装置的构成包括平行光光源、光阑、对准台、聚光镜和图像采集单元，上述部件的位置关系如下：沿平行光光源发射的平行光束的前进方向依次是同光轴的光阑、对准台、聚光镜和图像采集单元,所述的对准台供待对准的级联微透镜阵列放置，所述的对准台具有垂直于所述的光轴平移的机构。本发明容易实现，不仅可以用于级联微球面透镜的对准，也可以用于级联微柱面透镜的对准。

Description

光刻机照明系统的级联微透镜阵列的对准装置和对准方法

技术领域

本发明涉及光刻机，特别是一种光刻机照明系统的级联微透镜阵列的对准装置和对准方法。

背景技术

随着半导体加工技术的发展，微小元器件的精密加工逐渐成熟。其中，微透镜阵列在微细加工领域作为一种匀光元件具有效率高、匀光性能好、设计灵活等优点。其工作原理是先将入射光束分割为许多子光束，各子光束再经过聚光镜（在微透镜阵列匀光元件中聚光镜起到傅立叶透镜的作用）并在其后焦面叠加得到均匀化的光斑。含微透镜阵列的匀光元件可分为两种类型，一种是由单排微透镜阵列和一个聚光镜组成，称为衍射型匀光元件；另外一种是由级联微透镜阵列和一个聚光镜组成，称为成像型匀光元件。成像型均匀化器件中，级联微透镜阵列中小透镜的通光口径和焦距通常相同，小透镜形状可为矩形、圆形、六边形等，也可为柱面透镜，在聚光镜的后焦面上得到的均匀化光斑的形状和小透镜的形状相同。衍射型匀光元件的结构相对简单，价格便宜；成像型匀光元件的结构比较复杂，价格昂贵，但适用于发散光的均匀化而不降低均匀化光斑的边缘陡度，并且能降低由衍射效应产生的光斑边缘抖动。成像型匀光元件已经广泛应用于诸如光刻机等对匀光质量要求很高的领域。

对于成像型匀光元件，理论分析(Maik Zimmermann,Norbert Lindlein,Reinhard Voelkel,Kenneth J.Weible,Microlens laser beam homogenizer-Fromtheory to application,Laser Beam Shaping VIII,Proc.of SPIE,6663,666302,2007)表明均匀化光斑的尺寸同两块微透镜阵列之间的相对位置关系存在明显的联系。当成像型匀光元件中微透镜阵列小透镜的形状为矩形，在聚光镜的后焦面上得到一个矩形的均匀化光斑，矩形光斑的其中一个边的长度D_FT为：

$D_{\mathrm{FT}}=p_{\mathrm{LA}}\frac{f_{\mathrm{FL}}(f_{\mathrm{LA}1}+f_{\mathrm{LA}2}-a_{12})}{f_{\mathrm{LA}1}\·f_{\mathrm{LA}2}}$

其中，p_LA为与D_FT对应的级联微透镜中矩形小透镜的边长，f_LA1和f_LA2分别为级联微透镜阵列第一排和第二排微透镜中小透镜的焦距，f_FL为聚光镜的焦距，a₁₂为级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列之间的距离。上述公式在级联微透镜阵列对准情况下得出，由上述公式可知，成像型均匀化器件形成的均匀化光斑的尺寸与级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列之间的距离a₁₂相关。级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列之间的距离a₁₂也属于对准的范围。

级联微透镜阵列中前后对应的小透镜需要严格地对准，第一排小透镜分割的各子光束要完全地被对应的第二排中的小透镜完全接收，否则将会产生光束串扰，影响匀光的效果。若级联微透镜阵列中前后对应的小透镜没有对准，在聚光镜的后焦面得到的光斑的非均匀性很高并且光斑的尺寸不满足要求。

由于微透镜阵列具有周期性结构，在相干光或部分相干光照射时将产生干涉效应，为了消除干涉效应的影响，研究人员提出了啁啾型、随机型等成像型匀光元件，虽然微透镜阵列中小透镜的口径不再完全相同，但为了在聚光镜的后焦面上得到陡峭的光斑边缘，要求每个小透镜都有相同的数值孔径，并且第二排微透镜阵列中的小透镜应和第一排微透镜阵列中相应的小透镜对准且位于其后焦面上。通过上述分析，级联微透镜阵列的对准是实现高质量匀光的关键因素。

级联微透镜阵列在设计加工完成之后，要固定在一定的机械结构中，并且该机械结构能够调整其中至少一排微透镜阵列的三维（x、y、z）方向位移和与三维（x、y、z）坐标轴的夹角。此时级联微透镜阵列中的第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列只是大致对准，级联微透镜阵列的精确对准需要借助外部对准装置。

在先技术“具有微电机结构控制器的可调节复合微透镜阵列”（中国专利，公开号：CN1532565A），公开了一种用微电机控制器控制可移动微透镜，实现调节两排微透镜间距的方案。在先技术中，需要对准的两个小透镜上装有电极结构，通过改变两电极电压控制两个小透镜之间的相对位置关系。该方法虽然便于对准调整，但是透镜之间的电极占用了部分空间，影响光的利用率。

在先技术“一种双面微透镜阵列及其制造方法”（中国专利，公开号：CN102789010A）公开了一种双面微透镜阵列及其制造方法。在该方法中，阵列中每个双面微透镜包括上层微凸透镜和下层微凸透镜，上层和下层微凸透镜的中心通过粘合的方法一一对应。由于粘胶受到紫外激光照射会产生挥发，因此该方法无法应用在光刻机中。

发明内容

本发明旨在克服在先技术的不足，提出一种光刻机照明系统的级联微透镜阵列的对准装置和对准方法，该准方法容易实现，不仅可以用于级联微球面透镜的对准，也可以用于级联微柱面透镜的对准。

本发明的技术解决方案如下：

一种光刻机照明系统的级联微透镜阵列的对准装置，特点在于其构成包括平行光光源、光阑、对准台、聚光镜和图像采集单元，上述部件的位置关系如下：

沿平行光光源发射的平行光束的前进方向依次是同光轴的光阑、对准台、聚光镜和图像采集单元,所述的对准台供待对准的级联微透镜阵列放置，所述的对准台具有垂直于所述的光轴平移的机构。

所述平行光光源为单色或准单色的平行光光源。

所述的光阑的通光口径大于或等于级联微透镜阵列的一个小透镜单元的口径。

所述的聚光镜为单透镜或多透镜的组合。

所述的图像采集单元为电荷耦合器件或人眼。所述图像采集单元位于所述聚光镜的后焦面上。

所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的形状与级联微透镜阵列中小透镜的形状相同。所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的尺寸（直径或边长）与级联微透镜阵列中小透镜的尺寸（直径或边长）之间的关系按下式确定：

$D_{\mathrm{FT}}=p_{\mathrm{LA}}\frac{f_{\mathrm{FL}}(f_{\mathrm{LA}1}+f_{\mathrm{LA}2}-a_{12})}{f_{\mathrm{LA}1}\·f_{\mathrm{LA}2}}$

其中，D_FT为所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的直径或一个边的长度，p_LA为与D_FT对应的级联微透镜中小透镜的直径或一个边的长度，f_LA1和f_LA2分别为级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列中小透镜的焦距，f_FL为所述聚光镜的焦距，a₁₂为级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列之间的距离。

所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑比在级联微透镜阵列非对准时采集到的光斑的非均匀性η低。非均匀性η的定义如下式：

$\mathrm{\η}=\frac{I_{\max }-I_{\min }}{I_{\max }+I_{\min }}$

其中I_max和I_min分别为光斑中的光强最大值和最小值。

级联微透镜阵列在设计加工完成之后，要固定在一定的机械结构中，并且该机械结构能够调整其中至少一排微透镜阵列的三维方向（x、y、z轴，z轴垂直于级联微透镜阵列对准时级联微透镜阵列中其中一排微透镜阵列所在的平面）位移和与三维坐标轴（x、y、z轴）的夹角。此时级联微透镜阵列中的第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列只是大致对准，级联微透镜阵列的精确对准可以借助本发明中的对准装置。

利用上述对准装置进行级联微透镜阵列的对准方法，该方法包括如下步骤：

①根据级联微透镜阵列中小透镜的形状确定所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的形状；根据级联微透镜阵列中小透镜的尺寸和焦距，级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列之间的距离a₁₂，所述聚光镜的焦距f_FL，按下式确定所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的尺寸：

$D_{\mathrm{FT}}=p_{\mathrm{LA}}\frac{f_{\mathrm{FL}}(f_{\mathrm{LA}1}+f_{\mathrm{LA}2}-a_{12})}{f_{\mathrm{LA}1}\·f_{\mathrm{LA}2}}$

其中，D_FT为所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的直径或一个边的长度，p_LA为与D_FT对应的级联微透镜中小透镜的直径或一个边的长度，f_LA1和f_LA2分别为级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列中小透镜的焦距，f_FL为所述聚光镜的焦距，a₁₂为级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列之间的距离；

②将级联微透镜阵列固定在所述的对准台上；

③将所述的聚光镜贴近级联微透镜阵列，将所述的图像采集单元置于所述的聚光镜的后焦面上；

④打开所述平行光光源和所述图像采集单元；

⑤移动所述对准台将级联微透镜阵列的一部分置于所述平行光光源发射光束的照射区域中；

⑥所述图像采集单元实时采集图像，若所述图像采集单元采集到的光斑的形状与步骤①中确定的所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的形状不同，则调节级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列或/和第二排微透镜阵列x、y方向的位移和与x、y、z方向的夹角，直到所述图像采集单元采集到的光斑的形状与步骤①中确定的所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的形状相同；

⑦根据所述图像采集单元采集到的光斑所占的像素和所述图像采集单元单个像素的尺寸计算所述图像采集单元采集到的光斑的尺寸，若所述图像采集单元采集到的光斑的尺寸与步骤①中确定的所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的尺寸不同，则调节级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列或/和第二排微透镜阵列z方向的位移，直到所述图像采集单元采集到的光斑的尺寸与步骤①中确定的所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的尺寸相同；

⑧根据所述图像采集单元采集到的光斑所占的像素中的最大采样值E_max（正比于光斑中的最大光强值I_max）和最小采样值E_min（正比于光斑中的最小光强值I_min），由下式确定所述图像采集单元采集到的光斑的非均匀性η：

$\mathrm{\η}=\frac{E_{\max }-E_{\min }}{E_{\max }+E_{\min }}$

微量调节级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列或/和第二排微透镜阵列x、y、z方向的位移和与x、y、z方向的夹角，直到所述图像采集单元采集到的光斑的非均匀性取其中能达到的最小值；

⑨移动所述对准台，将级联微透镜阵列的另一部分置于所述平行光光源发射光束的照射区域中，重复步骤⑥⑦⑧；

⑩重复步骤⑨，直到移动所述对准台，不调节级联微透镜阵列x、y、z方向的位移和与x、y、z方向的夹角，所述图像采集单元采集的光斑的形状和尺寸与步骤①中确定的光斑的形状和尺寸相同，光斑非均匀性达到步骤⑧中的非均匀性最小值，对准结束。

与在先技术相比，本发明具有如下技术效果：

1、本发明的对准方法原理简单，容易实现。不仅可以用于级联微球面透镜的对准，也可以用于级联微柱面透镜的对准。

2、本发明中的各个对准环节均可以实现自动化。

3、本发明的对准精度取决于所述图像采集单元的采样分辨率和数据存储位数，采用高分辨率和高存储位数的图像采集单元可以达到较高的对准精度。

附图说明

图1是本发明光刻机照明系统的级联微透镜阵列的对准装置示意图

图2a是本发明对准装置在级联微透镜阵列对准时的光路示意图

图2b是本发明对准装置在级联微透镜阵列对准时图像采集单元采集到的光斑示意图

图2c是本发明对准装置在级联微透镜阵列对准时图像采集单元采集到的光斑的光强截面示意图

图3a是本发明对准装置在级联微透镜阵列非对准时的光路示意图

图3b是本发明对准装置在级联微透镜阵列非对准时图像采集单元采集到的光斑的示意图

图3c是本发明对准装置在级联微透镜阵列非对准时图像采集单元采集到的光斑的光强截面示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

请参阅图1，图1为本发明光刻机照明系统的级联微透镜阵列的对准装置示意图。由图可见，本发明光刻机照明系统的级联微透镜阵列的对准装置，包括平行光光源1、光阑2、对准台3、聚光镜4和图像采集单元5，上述部件的位置关系如下：

沿平行光光源1发射的平行光束的前进方向依次是同光轴的光阑2、对准台3、聚光镜4和图像采集单元5,所述的对准台3供待对准的级联微透镜阵列放置，所述的对准台3具有垂直于所述的光轴平移的机构。

所述光阑2的通光口径大于或等于级联微透镜阵列中一个小透镜单元的口径。

所述对准台3在垂直于台面方向不影响也不改变光的传输，所述的对准台3能在垂直于台面方向上平移。

所述聚光镜4为单个透镜或多个透镜的组合。

所述图像采集单元5采集通过所述聚光镜4的光束，所述图像采集单元5可为电荷耦合器件（CCD），也可为人眼。所述图像采集单元5位于所述聚光镜4的后焦面上。

所述图像采集单元5在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的形状与级联微透镜阵列中小透镜的形状相同。所述图像采集单元5在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的尺寸（直径或边长）与级联微透镜阵列中小透镜的尺寸（直径或边长）之间的关系按下式确定：

$D_{\mathrm{FT}}=p_{\mathrm{LA}}\frac{f_{\mathrm{FL}}(f_{\mathrm{LA}1}+f_{\mathrm{LA}2}-a_{12})}{f_{\mathrm{LA}1}\·f_{\mathrm{LA}2}}---\left(1\right)$

其中，D_FT为所述图像采集单元5在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的直径或一个边的长度，p_LA为与D_FT对应的级联微透镜中小透镜的直径或一个边的长度，f_LA1和f_LA2分别为级联微透镜阵列第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列中小透镜的焦距，f_FL为所述聚光镜4的焦距，a₁₂为级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列之间的距离。

所述图像采集单元5在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑比在级联微透镜阵列非对准时采集到的光斑的非均匀性η低。非均匀性η的定义如下式：

$\mathrm{\η}=\frac{I_{\max }-I_{\min }}{I_{\max }+I_{\min }}---\left(2\right)$

其中I_max和I_min分别为光斑中的光强最大值和最小值。

级联微透镜阵列在设计加工完成之后，要固定在一定的机械结构中，并且该机械结构能够调整其中至少一排微透镜阵列的三维方向（x、y、z，z轴垂直于级联微透镜阵列对准时级联微透镜阵列中其中一排微透镜阵列所在的平面）位移和与三维坐标轴（x、y、z）的夹角。此时级联微透镜阵列中的第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列只是大致对准，级联微透镜阵列的精确对准可以借助本发明中的对准装置。

利用上述对准装置进行级联微透镜阵列的对准方法，该方法包括如下步骤：

①根据级联微透镜阵列中小透镜的形状确定所述图像采集单元5在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的形状；根据级联微透镜阵列中小透镜的尺寸和焦距，级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列之间的距离a₁₂，所述聚光镜4的焦距f_FL，按（1）式确定所述图像采集单元5在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的尺寸；

②将级联微透镜阵列固定在所述的对准台3上；

③将所述的聚光镜4贴近级联微透镜阵列，将所述的图像采集单元5置于所述的聚光镜4的后焦面上；

④打开所述平行光光源1和所述图像采集单元5；

⑤移动所述对准台3将级联微透镜阵列的一部分置于所述平行光光源1发射光束的照射区域中；

⑥所述图像采集单元5实时采集图像，若所述图像采集单元5采集到的光斑的形状与步骤①中确定的所述图像采集单元5在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的形状不同，则调节级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列或/和第二排微透镜阵列x、y方向的位移和与x、y、z方向的夹角，直到所述图像采集单元5采集到的光斑的形状与步骤①中确定的所述图像采集单元5在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的形状相同；

⑦根据所述图像采集单元5采集到的光斑所占的像素和所述图像采集单元5单个像素的尺寸计算所述图像采集单元5采集到的光斑的尺寸，若所述图像采集单元5采集到的光斑的尺寸与步骤①中确定的所述图像采集单元5在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的尺寸不同，则调节级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列或/和第二排微透镜阵列z方向的位移，直到所述图像采集单元5采集到的光斑的尺寸与步骤①中确定的所述图像采集单元5在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的尺寸相同；

⑧根据所述图像采集单元5采集到的光斑所占的像素中的最大采样值E_max（正比于光斑中的最大光强值I_max）和最小采样值E_min（正比于光斑中的最小光强值I_min），由下式确定所述图像采集单元5采集到的光斑的非均匀性η：

$\mathrm{\η}=\frac{E_{\max }-E_{\min }}{E_{\max }+E_{\min }}---\left(3\right)$

微量调节级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列或/和第二排微透镜阵列x、y、z方向的位移和与x、y、z方向的夹角，直到所述图像采集单元5采集到的光斑的非均匀性取其中能达到的最小值；

⑨移动所述对准台3，将级联微透镜阵列的另一部分置于所述平行光光源1发射光束的照射区域中，重复步骤⑥⑦⑧；

⑩重复步骤⑨，直到移动所述对准台3，不调节级联微透镜阵列x、y、z方向的位移和与x、y、z方向的夹角，所述图像采集单元5采集的光斑的形状和尺寸与步骤①中确定的光斑的形状和尺寸相同，光斑非均匀性达到步骤⑧中的非均匀性最小值，对准结束。

实施例中，需要对准的级联微透镜阵列中均为相同的正方形小透镜，正方形的边长为2mm，小透镜的焦距f_LA1和f_LA2均为10mm，需要对准的级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列之间的距离a₁₂为10mm。所述聚光镜4的焦距f_FL为100mm，所述图像采集单元5为CCD。

具体实施例

请参阅图1，图1为本发明光刻机照明系统的级联微透镜阵列的对准装置示意图。

本发明对准装置在级联微透镜阵列对准时组成的光路示意图如图2a所示。由级联微透镜阵列中小透镜的形状为正方形，可知在级联微透镜阵列对准时所述图像采集单元5将采集到正方形光斑，如图2b所示，光斑的一个光强截面示意图如图2c所示。

本发明对准装置在级联微透镜阵列未对准时可能组成的光路示意图如图3a所示，所述图像采集单元5采集到的光斑示意图如图3b所示，光斑的一个光强截面示意图如图3c所示，光斑不一定是正方形的并且非均匀性很高。

根据级联微透镜阵列中正方形小透镜的边长为2mm，焦距均为10mm，级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列之间的距离a₁₂为10mm，所述聚光镜4的焦距f_FL为100mm，由（1）式可计算所述图像采集单元5在级联微透镜阵列对准时采集到的正方形光斑的尺寸为20mm×20mm；

将级联微透镜阵列固定在所述的对准台3上；

将所述的聚光镜4贴近级联微透镜阵列，将所述的图像采集单元5置于所述的聚光镜4的后焦面上；

打开所述平行光光源1和所述图像采集单元5；

移动所述对准台3将级联微透镜阵列的一部分置于所述平行光光源1发射光束的照射区域中；

所述图像采集单元5实时采集图像，若所述图像采集单元5采集到的光斑的形状不是正方形，则调节级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列或/和第二排微透镜阵列x、y方向的位移和与x、y、z方向的夹角，直到所述图像采集单元5采集到的光斑的形状为正方形；

根据所述图像采集单元5采集到的光斑所占的像素和所述图像采集单元5单个像素的尺寸计算所述图像采集单元5采集到的光斑的尺寸，若所述图像采集单元5采集到的正方形光斑的尺寸不是20mm×20mm，则调节级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列或/和第二排微透镜阵列z方向的位移，直到所述图像采集单元5采集到的正方形光斑的尺寸为20mm×20mm；

根据所述图像采集单元5采集到的光斑所占的像素中的最大采样值E_max（正比于光斑中的最大光强值I_max）和最小采样值E_min（正比于光斑中的最小光强值I_min），由（3）式确定所述图像采集单元5采集到的正方形光斑的非均匀性η，微量调节级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列或/和第二排微透镜阵列x、y、z方向的位移和与x、y、z方向的夹角，直到所述图像采集单元5采集到的正方形光斑的非均匀性取其中能达到的最小值；

移动所述对准台3，将级联微透镜阵列的另一部分置于所述平行光光源1发射光束的照射区域中，所述图像采集单元5实时采集图像，重复上面三段的步骤，使所述图像采集单元5采集到的光斑为正方形，尺寸为20mm×20mm，并且非均匀性最小。

移动所述对准台3，将级联微透镜阵列的另一部分置于所述平行光光源1发射光束的照射区域中，所述图像采集单元5实时采集图像。若所述图像采集单元5采集到的光斑为正方形，尺寸为20mm×20mm，并且非均匀性跟前几次能调到的最小值相当，则调节完毕；否则继续进行调节，直到所述图像采集单元5采集到的光斑为正方形，尺寸为20mm×20mm，并且非均匀性达到前几次能调到的最小值。

Claims (1)

1.一种光刻机照明系统的级联微透镜阵列的对准方法，所述的光刻机照明系统的级联微透镜阵列的对准装置包括平行光光源(1)、光阑(2)、对准台(3)、聚光镜(4)和图像采集单元(5)，上述部件的位置关系如下：

沿平行光光源(1)发射的平行光束的前进方向依次是同光轴的光阑(2)、对准台(3)、聚光镜(4)和图像采集单元(5),所述的对准台(3)供待对准的级联微透镜阵列放置，所述的对准台(3)具有垂直于所述的光轴平移的机构，

其特征在于该方法包括如下步骤：

①根据级联微透镜阵列中小透镜的形状确定所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的形状；根据级联微透镜阵列中小透镜的尺寸和焦距，级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列之间的距离a₁₂，所述聚光镜的焦距f_FL，按下式确定所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的尺寸：

$D_{\mathrm{FT}}=p_{\mathrm{LA}}\frac{f_{\mathrm{FL}}(f_{\mathrm{LA}1}+f_{\mathrm{LA}2}-a_{12})}{f_{\mathrm{LA}1}\·f_{\mathrm{LA}2}}$

其中，D_FT为所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的直径或一个边的长度，p_LA为与D_FT对应的级联微透镜中小透镜的直径或一个边的长度，f_LA1和f_LA2分别为级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列中小透镜的焦距，f_FL为所述聚光镜的焦距，a₁₂为级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列和第二排微透镜阵列之间的距离；

②将级联微透镜阵列固定在所述的对准台上；

③将所述的聚光镜贴近级联微透镜阵列，将所述的图像采集单元放置于所述的聚光镜的后焦面上；

④打开所述平行光光源和所述图像采集单元；

⑤移动所述对准台将级联微透镜阵列的一部分置于所述平行光光源发射光束的照射区域中；

⑥所述图像采集单元实时采集图像，若所述图像采集单元采集到的光斑的形状与步骤①中确定的所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的形状不同，则调节级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列或/和第二排微透镜阵列x、y方向的位移和与x、y、z方向的夹角，直到所述图像采集单元采集到的光斑的形状与步骤①中确定的所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的形状相同；

⑦根据所述图像采集单元采集到的光斑所占的像素和所述图像采集单元单个像素的尺寸计算所述图像采集单元采集到的光斑的尺寸，若所述图像采集单元采集到的光斑的尺寸与步骤①中确定的所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的尺寸不同，则调节级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列或/和第二排微透镜阵列z方向的位移，直到所述图像采集单元采集到的光斑的尺寸与步骤①中确定的所述图像采集单元在级联微透镜阵列对准时采集到的光斑的尺寸相同；

⑧根据所述图像采集单元采集到的光斑所占的像素中的最大采样值E_max和最小采样值E_min，由下式确定所述图像采集单元采集到的光斑的非均匀性η：

$\mathrm{\η}=\frac{E_{\max }-E_{\min }}{E_{\max }+E_{\min }}$

微量调节级联微透镜阵列中第一排微透镜阵列或/和第二排微透镜阵列x、y、z方向的位移和与x、y、z方向的夹角，直到所述图像采集单元采集到的光斑的非均匀性取最小值；

⑨移动所述对准台，将级联微透镜阵列的另一部分置于所述平行光光源发射光束的照射区域中，重复步骤⑥⑦⑧；

⑩重复步骤⑨，直到移动所述对准台，不调节级联微透镜阵列x、y、z方向的位移和与x、y、z方向的夹角，所述图像采集单元采集的光斑的形状和尺寸与步骤①中确定的光斑的形状和尺寸相同，光斑非均匀性达到步骤⑧中的非均匀性最小值，对准结束。