[发明专利]一种多自由度精密调整机构

说明书

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及一种用于光刻仪器中的多自由度精密调整机构。

背景技术

在微位移技术中，通常用到的机械微位移类型有凸轮、斜面、精密螺母副和弹性变形件结构，而利用其中一种结构层叠或者几种结构组合可以设计成运动学中多自由度的精密调整机构。

在光电检测领域，对于精密仪器和设备中的元器件，通常要求高精确的定位安装，在加工无法保证所需要的精度时，常常借用各种精密调整机构来实现。对于调整机构应尽量满足这些要求：多自由度、调整解耦、高精度分辨率、调整过程中无过约束以及调整机构结构紧促等。公开号为CN101750702A的中国专利申请中提出了一种五自由度调整机构，利用现有滑台技术层叠实现了三个自由度调整，另外添加两个旋转机构，实现五自由度调整。

在现有安装调整机构中，往往很难同时满足以上对于调整结构的要求，多自由度的精密调整中，常存在以下问题：

1.调整不完全解耦，某个自由度的调整影响其他自由度精度，如倾斜和旋转中心不重合；

2.层叠组合太多，结构复杂，不满足空间要求和稳定性要求；

3.调整不方便，没有设置初调和精调步骤。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种精密驱动装置和弹性变形结构件组合的精密调整机构，该机构结构紧促，能够实现多自由度的解耦调整，其中包括3个自由度的粗调和5个自由度的精调。

根据本发明的多自由度精密调整机构，包括连接结构、倾斜柔性支撑结构、位移柔性支撑结构和固定机构，连接结构包括面弹簧、面弹簧外圈固定夹和面弹簧内圈固定夹，倾斜柔性支撑结构包括倾斜支撑架、Rx驱动装置和Ry驱动装置，位移柔性支撑结构包括位移支撑架、X 向驱动装置和Y向驱动装置，固定机构包括支撑座、楔形块和固定架，固定架用于固定被调整元件，面弹簧内圈固定夹和固定架之间相连、倾斜支撑架和位移支撑架相连、位移支撑架和支撑座之间通过固定架和面弹簧内圈固定夹之间的夹紧力贴合、支撑座和楔形块之间相连、楔形块和固定架之间贴合定位。

其中，所述位移支撑架和倾斜支撑架均为一柔性支撑架结构，具有内圈、内圈保持架、外圈和外圈保持架。

其中，所述内圈和外圈上均具有左右对称分布的4个狭缝槽，内圈和外圈分别通过相应的驱动装置进行相应方向的精密调整。

其中，所述面弹簧外圈固定夹和面弹簧内圈固定夹的配合进行Rx、Ry和Rz的粗调整。

其中，利用微电机或精密螺杆驱动所述倾斜支撑架和所述位移支撑架实现精密调整。

其中，所述柔性支撑架结构在与所述驱动装置相对的一侧安装有弹簧柱塞，提供回复力。

其中，其特征在于，所述面弹簧具有多条对称分布的狭缝槽，将面弹簧分割成内外圈两部分，在X、Y、Rz方向具有较好的刚性，在Rx、Ry及Z方向上，具有柔性弹片结构。

其中，所述面弹簧为Z向厚度较薄的薄片结构。

和现有的精密调整机构比较，本发明具有下述优点。1、能够在多自由度调整过程中，实现了调整解耦，在调整的过程中互不干涉，倾斜、旋转的中心能够和被调整元器件中心重合，通过面弹簧固定结构消除过约束；2、将倾斜和旋转中心重合，并且设置在被调整元件的几何中心或者其他希望调整的位置；3、通过柔性支撑结构减少层叠机构的数量，占用较小的空间；4、同时应用对称结构的面弹簧消除调整过程中的过约束；5、在精调之前可进行粗调，实现快速调整到位。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1 所示为根据本发明的调整机构的整体示意图；

图2 所示为根据本发明的调整机构的分解示意图；

图3 所示为根据本发明的调整机构中的柔性支撑结构的结构示意图；

图4所示为柔性支撑结构的局部示意图；

图5所示为根据本发明的调整机构中的固定结构的结构示意图；

图6 所示为根据本发明的调整机构中的连接结构和固定结构之间的装配示意图；

图7 所示为连接结构中的面弹簧结构的结构示意图；

图8所示为连接结构中的面弹簧结构的另一种结构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。