[发明专利]将旋转台式激光直写装置的转轴与直写光轴对准的对准组件和方法

权利要求书

1.一种将旋转台式激光直写装置的转轴与直写光轴对准的对准组件，所述旋转台式激光直写装置包括激光源；激光路径，依次设置有激光调制器、第一反射镜、第二反射镜和显微物镜，来自激光源的激光束被激光调制器调制后通过第一反射镜和第二反射镜反射而入射到显微物镜上；旋转台，旋转台的台面垂直于直写光轴，

其中所述对准组件包括：

平板件，所述平板件的一侧设置有金属薄膜，平板件固定于所述旋转台的台面上，且平板件的设置有金属薄膜的一侧面向所述显微物镜；和

数字成像系统，包括照明光源、可见光分光片、图像传感器、显示器，其中来自照明光源的可见光经由可见光分光片反射后透射通过第二反射镜而通过显微物镜入射到平板件的金属薄膜上，由金属薄膜反射的可见光通过显微物镜、第二反射镜、可见光分光片而进入图像传感器，显示器显示来自图像传感器的图像。

2.根据权利要求1所述的对准组件，其中：

所述的金属薄膜厚度为纳米量级，对可见光有部分透过、部分反射的特性。

3.根据权利要求2所述的对准组件，其中：

薄膜厚度满足透过率约50％。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的对准组件，其中：

所述金属薄膜为镍膜。

5.根据权利要求4所述的对准组件，其中：

所述平板件为玻璃平板。

6.根据权利要求1所述的对准组件，其中：

显微物镜为无限远式，其成像分辨率记为0.61λ/N.A.，其中λ为光源波长，N.A.为物镜数值孔径；且

数字成像系统还包括在照明光的入射方向上位于图像传感器前方的透镜，图像传感器为CCD或CMOS器件，透镜焦距为显微物镜所配套显微镜系统的筒镜焦距，CCD或CMOS器件单个像素单元的尺寸至少小于显微物镜的成像分辨率与显微物镜放大倍数之积的一半，透镜距离图像传感器的距离为镜头的焦距。

7.一种利用根据权利要求1-6中任一项所述的用于旋转台式激光直写装置的对准组件将旋转台式激光直写装置的转轴与直写光轴对准的方法，包括以下步骤：

(1)将激光焦点聚焦于金属薄膜表面；

(2)转动旋转台，使得激光焦点扫描金属薄膜，通过数字成像系统观察扫描轨迹；

(3)将激光焦点位置向扫描环形轨迹的圆心调节，使扫描环形轨迹的半径逐渐减小，直至最终焦点光斑落于圆环几何中心处或附近。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在上述步骤(1)之前，还包括步骤：

(4)调节入射激光与旋转台的台面垂直；

(5)通过肉眼观察将激光光束调节为正入射至旋转台转轴处；

(6)装配显微物镜，保证显微物镜光轴与激光光束共轴。

9.根据权利要求7所述的方法，其中：

在使得激光焦点扫描金属薄膜的同时，调节激光功率使激光功率仅满足能够在金属薄膜上扫描出清晰的线条轨迹。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中：

在使得激光焦点扫描金属薄膜时，选择激光直写所用的显微物镜或者数值孔径不低于激光直写所用显微物镜的数值孔径的显微物镜进行线条扫描。

11.根据权利要求7所述的方法，其中：

激光焦点在薄膜表面扫描得到亚微米特征尺寸的扫描线条。

12.根据权利要求7所述的方法，其中：

通过行进方向与转轴垂直的两部正交平移台对转轴与光轴的空间位置进行对准。

13.根据权利要求7所述的方法，其中：

实现转轴与激光光轴对准的判据为：激光扫描轨迹所围成的区域面积最小。

14.根据权利要求7所述的方法，还包括步骤：

根据旋转台标称径向跳动，从转轴与激光光轴对准的位置将扫描半径径向移动到2倍-5倍于标称径向跳动值的位置开始扫描，通过观察激光扫描轨迹评估转轴真实的径向跳动值。

15.根据权利要求7所述的方法，还包括步骤：

根据旋转台标称轴向跳动，以激光准焦的位置作为运动的中心沿转轴轴向位移2倍-5倍于标称轴向跳动值的位置，位移过程中记录在不同位置时光斑的形貌，记录完成后重新回至准焦位置，旋转该旋转台以通过观察光斑形貌评估转轴真实的轴向跳动值。