[发明专利]一种用于纳米压印光刻设备的空间精密定位平台制备方法

说明书

本发明公开了一种用于纳米压印光刻设备的空间精密定位平台制备方法，包括如下步骤：步骤S1，根据精密定位平台运动所需的运动自由度设计并联原型机构，运用螺旋理论计算得到该并联原型机构的输入输出映射矩阵；步骤S2，利用步骤S1获得的输入输出映射矩阵进行精密定位平台建模，得到精密定位平台的拓扑优化模型，利用拓扑优化方法得到与所述输入输出映射矩阵相一致的精密定位平台，并得到精密对准平台单元密度分布图；步骤S3，根据步骤S2中得到的精密对准定位平台密度图，提取密度值在预设阈值范围之内的得到理论定位平台，并运用三维建模技术得到可用于实际生产的精密定位平台。

技术领域

本发明涉及纳米压印技术领域，特别是涉及一种基于运动误差约束的用于纳米压印光刻设备的空间精密定位平台制备方法。

背景技术

纳米压印光刻技术是一种利用“图章”转印，实现批量纳米图形复制的方法，由于其不同于传统光刻加工方式，具有传统光刻加工技术不可比拟的优势。

纳米压印光刻设备中，不论采用的是何种压印技术，影响纳米压印光刻设备压印精度的关键因素之一，便是定位平台的定位精度，尤其在多步压印光刻设备中的影响更为明显。传统定位平台的设计方法主要有两种：机械结构堆砌和新型结构设计。机械结构堆砌主要体现在运用传统的伺服电机、滚珠丝杆等器件，组合形成精密定位平台，如现有技术中基于宏微机构联动设计得到的纳米压印装置，这类装置最突出的问题是由于刚性机构之间的装配精度影响，这种结构的定位平台在达到一定定位精度之后无法继续提升，且刚性机构在运动过程中存在摩擦磨损情况，造成机构定位性能无法保证；纳米压印的另一种设计方法为新型结构设计方法，主要体现在采用柔顺机构设计来得到精密定位平台，现有技术中通过分析空间并联机构，将空间并联机构中的刚性运动副替换为柔性铰链，使得机构一体化成型，完美解决了机构装配过程中装配误差对定位平台定位精度的影响，同时，由于采用柔性铰链替换刚性运动副，定位平台在使用过程中不存在摩擦磨损情况，也在一定程度上减少了影响定位平台定位精度的因素，但是这种直接采用柔性铰链替代刚性运动副方法，也会带来新的问题，如应力集中，影响机构使用寿命等，同时由于采用柔性铰链作为机构各部分的连接装置，其承载能力小，容易受到外界环境的干扰。

综上所述，设计一种具有定位性能好，使用寿命高，承载能力强的用于纳米压印光刻设备的空间精密定位平台，成为纳米压印光刻定位平台亟待解决的问题。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种用于纳米压印光刻设备的空间精密定位平台制备方法，以在使得精密定位平台具有较好的刚性的同时，能够实现微纳米精度的步进精度。

为达上述及其它目的，本发明提出一种用于纳米压印光刻设备的空间精密定位平台制备方法，包括如下步骤：

步骤S1，根据精密定位平台运动所需的运动自由度设计并联原型机构，运用螺旋理论计算得到该并联原型机构的输入输出映射矩阵；

步骤S2，利用步骤S1获得的输入输出映射矩阵进行精密定位平台建模，得到精密定位平台的拓扑优化模型，利用拓扑优化方法得到与所述输入输出映射矩阵相一致的精密定位平台，并得到精密对准平台单元密度分布图；

步骤S3，根据步骤S2中得到的精密对准定位平台密度图，提取密度值在预设阈值范围之内的得到理论定位平台，并运用三维建模技术得到可用于实际生产的精密定位平台。

优选地，于步骤S1中，根据精密定位平台运动所需的运动自由度设计并联原型机构，在不同驱动位移输入条件下，该并联原型机构的定位平台在三个运动自由度上分别产生的位移大小，通过输入位移和输出位移，分别计算出驱动位移对定位平台各个运动自由度上位移的贡献值，从而获得所述输入输出位移映射矩阵。

优选地，步骤S2进一步包括：

步骤S200，将步骤S1中获得的输入输出映射矩阵用于精密定位平台建模，得到精密定位平台的拓扑优化模型；