專利名稱：四自由度精密定位裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種定位裝置，且特別涉及一種四自由度精密定位裝置。
背景技術：
在半導體設備制造、精密加工以及圖像對準等領域中，經(jīng)常會使用各種類型的精密定位平臺，例如，TFT-LCD光刻機中的基板定位平臺等。在基板定位平臺上使用了四自由度運動裝置，實現(xiàn)Z、Rx, Ry、Rz向的運動，四自由度運動精度要求高，而且在安裝空間上十分有限，尤其是在高度方向上。中國專利200910045941. 6公開的一種調(diào)焦調(diào)平機構(gòu)，該機構(gòu)采用水平向驅(qū)動與垂向驅(qū)動分開的方式，垂向驅(qū)動機構(gòu)位于水平向驅(qū)動機構(gòu)的下方，通過上下兩層的組合從而實現(xiàn)被驅(qū)動部件Z、Rx, Ry、Rz向的運動功能。該方法的缺點是采用上下兩層結(jié)構(gòu)，垂向空間尺寸較大，垂向重心較高。歐洲專利EP 0729073公布了一種用于硅片曝光的運動平臺，該平臺里包括了一種四自由度運動裝置，該裝置實現(xiàn)Z、Rx, Ry、Rz四自由度運動，其垂向以及Rz向的導向采用圓環(huán)氣浮軸承的方式，四自由度的調(diào)整在同一平面內(nèi)實現(xiàn)。該方法的缺點是Rx、Ry向的運動需要擠壓用于導向的氣浮面，造成了圓環(huán)氣浮軸承加工難度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種用于四自由度精密定位裝置，其包括利用球鉸連接和簧片連接， 結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)被驅(qū)動部件的四自由度運動。為了達到上述目的，本發(fā)明提出一種四自由度精密定位裝置，用于將被驅(qū)動部件相對于基座進行調(diào)整和定位，所述四自由度精密定位裝置包括支撐單元，包括與所述基座連接的支撐座和設置在所述支撐座上方并與所述支撐座連接的連接頭，通過所述支撐座固定在所述基座上；驅(qū)動單元，包括垂向電機組和Rz向電機組，用于驅(qū)動所述被驅(qū)動部件；以及調(diào)節(jié)單元，固定連接所述連接頭和所述被驅(qū)動部件，在X、Y向上具有較大的剛性， 在Z、Rx、Ry方向上具有柔性，用于與所述驅(qū)動單元配合使用實現(xiàn)精確定位。進一步說，所述垂向電機組至少包括3組垂向電機。進一步說，所述垂向電機包括垂向電機定子和垂向電機動子，所述垂向電機動子相對于垂向電機定子沿Z向移動，所述垂向電機定子連接于所述基座，所述垂向電機動子連接于所述被驅(qū)動部件。進一步說，所述Rz向電機組驅(qū)動所述被驅(qū)動部件繞所述支撐座旋轉(zhuǎn)。進一步說，所述調(diào)節(jié)單元為簧片組，所述簧片組至少由三組簧片組成。進一步說，所述的連接頭為球鉸頭。本發(fā)明所提供的四自由度精密定位裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量較輕，垂向重心較低的優(yōu)點，同時四自由度精密定位裝置采用球鉸和簧片的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)運動平臺Z、Rx、Ry、Rz四自由度運動，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點。本發(fā)明可以廣泛用于精密運動平臺等領域。


圖1是本發(fā)明四自由度精密定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明四自由度精密定位裝置的簧片組與球鉸頭連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了更了解本發(fā)明的技術內(nèi)容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。圖1是四自由度精密定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是四自由度精密定位裝置的簧片組與球鉸頭連接的結(jié)構(gòu)示意圖。請同時參考圖1和圖2。四自由度精密定位裝置用于在四個自由度上將被驅(qū)動部件4相對于基座1進行調(diào)整和定位。被驅(qū)動部件4可以是光刻機的工件臺的基板定位平臺、精密工藝中的各種操作臺，只要是需要進行精密定位的部件，均可以使用本發(fā)明所提供的四自由度精密定位裝置。四自由度精密定位裝置至少包括支撐單元10、驅(qū)動單元和調(diào)節(jié)單元5。支撐單元10，包括與基座1連接的支撐座7和設置在支撐座7上方并與支撐座7 連接的連接頭6。支撐單元10通過支撐座7固定在基座1上；驅(qū)動單元包括垂向電機組20 和Rz向電機組8，驅(qū)動被驅(qū)動部件4 ；調(diào)節(jié)單元5，固定連接連接頭6和被驅(qū)動部件4，在X、 Y向上具有較大的剛性，在Z、Rx、Ry方向上具有柔性，用于與驅(qū)動單元配合使用實現(xiàn)精確定位。調(diào)節(jié)單元5為簧片組、連接頭6為球鉸頭是本發(fā)明較佳的一個實施例，如圖1所示，球鉸頭與球鉸支座7采用球鉸連接，這樣球鉸頭相對于球鉸支座7具有Rx、Ry和Rz三個方向上的自由度。Rx、Ry和Rz分別是繞χ、y、ζ軸的轉(zhuǎn)動方向。如圖2簧片組由多個簧片9組成，簧片9的結(jié)構(gòu)為薄片形，在Χ、Υ向上具有較大的剛性，同時在Z、Rx、Ry方向上具有柔性。選取三組簧片9組成的簧片組作為較佳實施例進行進一步說明。如圖1和圖2所示，簧片組連接球鉸頭與被驅(qū)動部件4。Rz向電機組8驅(qū)動所述被驅(qū)動部件繞所述支撐座7旋轉(zhuǎn)。垂相電機組20至少由三組垂向電機20a、20b、20c組成， 這三組垂向電機20a、20b、20c成分布在被驅(qū)動部件4的下方。垂向電機20a、20b、20c包括垂向電機定子2和垂向電機動子3，垂向電機動子3相對于垂向電機定子2沿Z向移動，垂向電機定子2連接于所述基座1，垂向電機動子3連接于所述被驅(qū)動部件4，垂向電機動子 3之一或之二或同時移動時，可以使被驅(qū)動部件4在Z、Rx、Ry方向上進行位置的調(diào)整。當三組垂向電機20a、20b、20c之一或之二工作時，簧片在Rx、Ry方向上發(fā)生彎曲變形，使被驅(qū)動部件4在Rx、Ry方向上進行位置的調(diào)整；當三組垂向電機20a、20b、20c同時工作時，簧片在Z方向上拉伸、壓縮變形，實現(xiàn)驅(qū)動部件4在Z方向上進行位置的調(diào)整。其中調(diào)節(jié)單元5還可以是彈簧，連接頭6還可以是氣浮裝置。綜上所述，本發(fā)明所提供的四自由度精密定位裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量較輕，垂向重心較低的優(yōu)點，同時四自由度精密定位裝置采用球鉸和簧片的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)運動平臺Z、Rx、Ry、Rz四自由度運動，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點。本發(fā)明可以廣泛用于精密運動平臺等領域。 雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視權(quán)利要求書所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種四自由度精密定位裝置，用于將被驅(qū)動部件相對于基座進行調(diào)整和定位，其特征在于，所述四自由度精密定位裝置包括支撐單元，包括與所述基座連接的支撐座和設置在所述支撐座上方并與所述支撐座連接的連接頭，通過所述支撐座固定在所述基座上；驅(qū)動單元，包括垂向電機組和Rz向電機組，用于驅(qū)動所述被驅(qū)動部件；以及調(diào)節(jié)單元，固定連接所述連接頭和所述被驅(qū)動部件，在X、Y向上具有較大的剛性，在Ζ、 Rx> Ry方向上具有柔性，用于與所述驅(qū)動單元配合使用實現(xiàn)精確定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四自由度精密定位裝置，其特征在于，所述垂向電機組至少包括3組垂向電機。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四自由度精密定位裝置，其特征在于，所述垂向電機包括垂向電機定子和垂向電機動子，所述垂向電機動子相對于垂向電機定子沿Z向移動，所述垂向電機定子連接于所述基座，所述垂向電機動子連接于所述被驅(qū)動部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四自由度精密定位裝置，其特征在于，所述Rz向電機組驅(qū)動所述被驅(qū)動部件繞所述支撐座旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四自由度精密定位裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)單元為簧片組，所述簧片組至少由三組簧片組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四自由度精密定位裝置，其特征在于，所述的連接頭為球鉸頭。
全文摘要
本發(fā)明提出一種四自由度精密定位裝置，用于將被驅(qū)動部件相對于基座進行調(diào)整和定位。四自由度精密定位裝置包括支撐單元、驅(qū)動單元和調(diào)節(jié)單元。支撐單元包括與基座連接的支撐座和設置在支撐座上方并與支撐座連接的連接頭，通過支撐座固定在基座上。驅(qū)動單元包括垂向電機組和Rz向電機組，用于驅(qū)動被驅(qū)動部件。調(diào)節(jié)單元固定連接連接頭和被驅(qū)動部件，在X、Y向上具有較大的剛性，在Z、Rx、Ry方向上具有柔性，用于與驅(qū)動單元配合使用實現(xiàn)精確定位。所述四自由度精密定位裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量較輕，垂向重心較低的優(yōu)點，同時四自由度精密定位裝置采用球鉸和簧片的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)運動平臺Z、Rx、Ry、Rz四自由度運動，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點。
文檔編號G03F7/20GK102455601SQ201010530540
公開日2012年5月16日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者陳文樞 申請人:上海微電子裝備有限公司