[发明专利]六自由度精密定位平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种定位平台，且特别涉及一种压电驱动器和旋转副柔性铰链构成的六自由度精密定位平台。

背景技术

在半导体设备制造、精密加工、生物医药加工和光学及图像对准等领域中，使用各种类型的精密定位平台。例如，在光刻机中采用的晶片定位平台，掩模版定位平台等。在这些领域中，精密定位平台大多需要具有多自由度，精度高等技术特点，而且在安装空间上十分有限，尤其是在高度方向。

专利CN1534689A公布了一种微调载物台。倾斜载物台通过三个圆周均匀分布在基板上的楔形段、压电驱动器、倾斜铰链以及X-Y平面的限位板簧实现Z-θx-θy三个自由度的微调定位。X-Y载物台通过连接球铰链固定在倾斜载物台上，实现Z方向，θx方向，θy方向的微调。通过两平行分布的X轴压电驱动器、X轴铰链，以及一个Y轴压电驱动器、Y轴铰链实现X-Y载物台在X-Y-θz三个自由度的微调。顶部工作台固定在X-Y载物台上，使得顶部工作台具有X-Y-Z-θx-θy-θz六个自由度的运动。其结构比较复杂，装配精度难以保证，而且其柔性机构采用了球副铰链，其调节的行程有限。

发明内容

本发明提出一种压电驱动器和旋转副柔性铰链构成的六自由度精密定位平台，能够解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种六自由度精密定位平台，用以承载物体并实现六个自由度调节。六自由度精密定位平台包括水平调节平台和垂向调节平台。水平调节平台包括水平输出平台，用以承载物体；沿圆周平均分布的三组旋转副柔性铰链机构；通过这些旋转副柔性铰链机构与水平输出平台连接的水平基座。垂向调节平台包括三组沿圆周平均分布的调节机构，包括垂向驱动器，用以沿水平方向驱动；楔形块，受垂向驱动器驱动在水平基座上滑动，用以实现将水平方向上的位移转化为垂直方向上的位移，所述楔形块具有第一斜面，该第一斜面与水平线的夹角为45°；垂向柔性簧片用以引导楔形快沿垂直方向移动，所述垂向柔性簧片第一端与水平基座刚性连接，第二端与底座刚性连接，在该第一端与第二端之间包括水平放置的簧片；所述垂向柔性簧片第一端具有45°的第二斜面，与楔形块的第一斜面接触；以及底座，用以承载所述垂向调节平台。

可选的，垂向驱动器固定在底座上。

可选的，其中旋转副柔性铰链机构包括：

旋转副柔性铰链，连接于所述水平基座和水平输出平台之间，且包含一凸台；水平向驱动器，用以沿水平方向驱动所述凸台。

可选的，其中垂向驱动器是压电驱动器。

可选的，其中水平向驱动器是压电驱动器。

可选的，其中所述垂向柔性簧片限制所述水平输出平台在X-Y平面内的位移。

可选的，还包括：

水平向位移传感器，固定在水平基座上来检测水平输出平台的位置；以及垂向位移传感器，固定在底座上来检测水平基座的位置。

本发明中的水平调节平台和垂向调节平台之间仅通过楔形机构和垂向柔性簧片连接，使得整个定位平台结构简单，降低了制造难度，提高了装配精度。

垂向调节平台采用了柔性簧片和楔形机构结合的方式，使得压电驱动器可以水平安装，减少了Z轴方向的安装空间。水平调节平台可与垂向调节平台一同位移，也可独立于垂向调节平台在X、Y、θz三个方向上进行调节。

本实施例中的定位平台采用了压电驱动器作为驱动源，保证了驱动源的高精度运动输出和快的响应速度。并通过水平位移传感器和垂向位移传感器对定位平台实施全闭环控制，提高了定位精度。

本实施例中的水平调节平台采用了具有放大功能的旋转副柔性铰链机构，垂向调节平台采用了柔性簧片，增大了平台在各个方向上的调节行程。

附图说明

图1所示为本发明较佳实施例的六自由度精密定位平台主视图。

图2所示为图1中六自由度精密定位平台沿A-A的旋转剖视图。

图3所示为本发明较佳实施例中水平调节平台的结构示意图。

图4所示为本发明较佳实施例中水平调节平台的结构原理图。

图5所示为图1中六自由度精密定位平台沿B-B的旋转剖视图。

图6所示为本发明第二实施例中垂直调节平台的结构图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

图1所示为本发明较佳实施例的六自由度精密定位平台主视图；图2所示为图1中沿A-A的旋转剖视图。请结合参考图1和图2。

本实施例揭露的六自由度精密定位平台是用来承载印有用于曝光的图形的掩模版406，以将要曝光的图形定位到指定的位置。